JP4704571B2 - Method for preparing colored pigments - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a process for preparing surface-modified colored pigments. The process includes the steps of: preparing a reaction batch comprising a treating agent and a diazotizing agent; adding a colored pigment to the batch; and mixing the colored pigment and the batch under high shear conditions to form a reaction product comprising a surface-modified colored pigment. The treating agent has an organic group which comprises at least one diazotizable group. In a preferred embodiment the diazotizable group comprises a) at least one aromatic group or at least one C1-C20 alkyl group, and b) at least one ionic group, ionizable group, nonionic group, or a mixture thereof. The surface-modified colored pigments prepared by the process of the present invention have been found useful in aqueous or solvent based compositions and particularly in ink jet ink compositions.

Description

【0001】
[発明の背景]
本発明は、有色顔料及び有色顔料を含む水性組成物、特に表面改質有色顔料、及びインクジェットインクのようなイメージングの用途に有益なインク組成物に関する。
【0002】
[関連する技術の説明]
製造者等は従来の溶媒に基づく系を水性の系で置き換えるように求められるようになってきているので、自動車部品のコーティング、工業的なコーティング、ペイント、紙、インク、トナー、接着剤、ラテックス等の様な多くの用途で、水性の系が使用されるようになってきている。そのような水性の系は既知であり、これは染料のような着色剤を一般に含んでいる。これは、水、又は水と水溶性の有機溶媒若しくは水に混和性の有機溶媒との混合物のような水性ビヒクルに溶解している。
【0003】
染料に基づく系を利用することは容易であるが、水性インク系で使用する場合、染料にはいくらかの欠点がある。例えば水/有機物混合物で水溶性の染料は、湿分又は水に露出したときに溶解して流れてしまう。染料によるイメージは、フェルトペンと接触した場合又は指で触れるか擦った場合に、汚れる又はこすれることがある。また染料は、可視光又は紫外光に露出されたときの光安定性が不十分である。
【0004】
顔料も水性組成物中の着色料として使用されることがあるが、組成物の性能及び信頼性に関する問題、すなわち印刷の質、安定性、待ち時間等の問題のために、インクジェットインクのような水性系での許容度は大きくない。そのような顔料の例としては、カーボンブラック、二酸化チタンホワイト、コバルトブルー(CoO−Al)、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、及びクロムイエロー(PbCrO)を挙げることができる。
【0005】
Johnson等の米国特許第5,837,045号明細書は、新しい表面改質有色顔料及びそのような表面改質有色顔料を含有する水性組成物を説明している。そのような表面改質有色顔料は、染料に基づく系又は従来の顔料系(すなわちポリマー又は表面活性組成物による安定化を必要とする顔料)をかなり改良しているが、改良された表面改質有色顔料及びその製造方法、並びにそのような表面改質有色顔料を含む水又は溶媒に基づく組成物が、特に長期間のコロイド安定性と光堅牢性とを必要とするインク組成物のためにまだ必要とされている。また良好な印刷性能を提供しつつ、それぞれの印刷系において改良された待ち時間と回復性を示す改良された水性インク組成物を製造することが望ましい。耐水性が改良された改良水性インク組成物も必要とされている。
【0006】
[発明の概略]
本発明は、表面改質有色顔料の調製方法に関する。この方法は、処理剤及びジアゾ化剤を含有する反応バッチを調製すること、反応バッチに有色顔料を加えること、並びに高剪断条件において有色顔料と反応バッチとを混合して、表面改質有色顔料を含む反応生成物を作ることを含む。ここで処理剤は、少なくとも1つのジアゾ化可能基を有する。好ましい態様では、処理剤は、(a)少なくとも1つの芳香族基、少なくとも1つのC〜C20アルキル基、又はそれらの混合、及び(b)少なくとも1つのイオン性基、イオン化可能基、非イオン性基、又はそれらの混合を有する。
【0007】
本発明は更に、上述の表面改質有色顔料が組み込まれたインク組成物の調製方法に関する。
【0008】
本発明の方法によって調製した表面改質有色顔料は、従来の顔料を含む水又は溶媒に基づく組成物で使用することができる。そのような組成物としては例えば、自動車用コーティング、工業用コーティング、印刷プレート、ペイント、紙、トナー、インク(特にインクジェットインク組成物)、接着剤、ラテックス、織物、及び繊維を挙げることができる。表面改質有色顔料は、特定の水又は溶媒に基づく系と相溶性になるように調節すること、また比較的簡単で比較的完全な分散、改良されたコロイド安定性、及び比較的強い色強度及び明暗を提供するように調節することができる。
【0009】
[本発明の詳細な説明]
本発明は、表面改質有色顔料の調製方法に関する。この方法は、処理剤及びジアゾ化剤を含有する反応バッチを調製すること、反応バッチに有色顔料を加えること、並びに高剪断条件において有色顔料と反応バッチとを混合して、表面改質有色顔料を含む反応生成物を作ることを含む。
【0010】
本発明の方法で使用する処理剤は、少なくとも1つのジアゾ化可能基を有する。本発明の目的に関して、「ジアゾ化可能基」とは、ジアゾ化剤反応してジアゾニウムを作る窒素含有を意味している。「ジアゾ化剤」とは、ジアゾ化可能基を有する処理剤との反応の間に、ジアゾ化可能基に窒素原子を与えてジアゾニウム塩を作る任意の化合物を意味している。好ましい態様では、処理剤は、(a)少なくとも1つの芳香族基、少なくとも1つのC〜C20アルキル基、又はそれらの混合、並びに(b)少なくとも1つのイオン性基、イオン化可能基、非イオン性基、又はそれらの混合を有する。
【0011】
少なくとも1つの芳香族基としては、限定するわけではないが、1又は複数の環を有する不飽和環状炭化水素を挙げることができ、これは飽和していても不飽和であってもよく、例えばアルキル基を有する。芳香族基としては、アリール基(例えばフェニル、ナフチル、アントラセニル等)、及びヘテロアリール基(例えばイミダゾルニル、ピラゾルニル、ピリジニル、チエニル、チアゾルニル、フルイル、トリアジニル、インドルニル等)を挙げることができる。少なくとも1つのC〜C20アルキル基は、枝分かれしていても枝分かれしていなくてもよく、また置換されていても置換されていなくてもよい。好まし態様では、ジアゾ化可能基の少なくとも1つの芳香族基又は少なくとも1つのC〜C20アルキル基は、有色顔料に直接に結合する。
【0012】
使用することができる処理剤の好ましい組は、官能性基としてのイオン性基、イオン化可能基又は非イオン性基で置換された有機基で置換された有機基である。イオン化可能基は、使用する媒体中においてイオン性基を作ることができる基である。イオン性基はアニオン性基又はカチオン性基でよく、イオン化可能基はアニオン又はカチオンを作ることができる。非イオン性基は、電荷を持たない又は電荷を持つことができない基である。あるいは非イオン性基は両性イオン(すなわち正と負の両方の電荷を有するイオン)を含み、それによって全体としては中性の基を作ることができる。
【0013】
アニオン又はアニオン性基を作るイオン化可能官能基としては例えば、酸性基又は酸性基の塩を挙げることができる。従って処理剤は、有機酸から誘導された基を有することができる。好ましくは処理剤がアニオンを作るイオン化可能基を有する場合、そのような処理剤は、(a)芳香族基又はC〜C20のアルキル基、及び(b)pKが11未満の少なくとも1つの酸性基、pKが11未満の少なくとも1つの酸性基の塩、又はpKが11未満の少なくとも1つの酸性基とpKが11未満の少なくとも1つの酸性基の塩との混合を有する。酸性基のpK処理剤全体としてのpKに言及しており、酸性置換基のみのpKに言及するものではない。より好ましくはpKは10未満、最も好ましくはpKは9未満である。好ましくは処理剤の芳香族基は、有色顔料に直接に結合する。芳香族基は、例えばアルキル基で更に置換されていても置換されていなくてもよい。より好ましくは、処理剤はフェニル又はナフチル基を有し、酸性基はスルホン酸基、スルフィン酸基、リン酸基又はカルボン酸である。より好ましくは処理剤は、置換された又は置換されていないスルホフェニル基又はその塩、置換された又は置換されていない(ポリスルホ)フェニル基又はその塩、置換された又は置換されていないスルホナフチル基又はその塩、又は置換された又は置換されていない(ポリスルホ)ナフチル基又はその塩を有する
【0014】
アニオン性の性質の処理剤の基の例としては、限定するわけでないが、−C−COO、−C−SO 、−C−(PO−22X、−C−(COO、−C−(COO、−(CH−(COO)、−C−(CH−(COO)を挙げることができる。ここで、XはNa、H、K、NH 、Li、Ca2+、Mg2+等のような任意のカチオンであり、zは1〜18の整数である。当業者が認識するように、Xは製造プロセスの一部としてその場で作ることができ、又は典型的な塩交換又はイオン交換プロセスによって芳香族基又はアルキル基に結合させることができる。
【0015】
アミンは、カチオン又はカチオン性基を作るイオン化可能基の例であり、アニオンを作るイオン化可能基について先に説明したのと同様にして、前記基に結合させることができる。例えば、酸性媒体中においてアミンをプロトン化してアンモニウム基を作ることもできる。好ましくはアミン置換基を有する処理剤のpKは5未満である。第4アンモニウム基(−NR )、第4ホスホニウム基(−PR )、及びスルホニウム基(−SR )も、カチオン性基の例である。好ましくは処理剤は、芳香族基、例えばフェニル又はナフチル基、及び第4アンモニウム基又は第4ホスホニウム基又はスルホニウム基を有する。第4環状アミン及び第4芳香族アミンも、処理剤において使用することができる。従ってこれに関して、N置換ピリジニウム化合物、例えばN−メチル−ピリジルも使用することができる。
【0016】
カチオン性の性質を有する処理剤の基の例としては、限定するわけではないが、−CN(CH 、−CCOCHN(CH 、−C(NC、−(CN)C 、−CCOCH(NC、−(CN)CH 、及び−CCHN(CH を挙げることができる。ここでYは任意のハロゲンイオン又はアニオン、例えばNO 、OH、CHCOO等、又はそれらの組み合わせである。当業者が理解しているように、Yは製造プロセスの一部としてその場で作ることができ、又は典型的な塩交換又はイオン交換プロセスによって芳香族基又はアルキル基に結合させることができる。
【0017】
アニオン及びカチオンに基づく処理剤の基の他の例は、米国特許第5,571,311号、同第5,630,868号、同第5,707,432号、及び同第5,803,959号明細書、並びにPCT国際公開WO96/18688号、及び同WO96/18690号で説明されている。これらの明細書の記載はここで参照して、その全ての記載を本明細書の記載に含める。
【0018】
イオン性又はイオン化可能官能基の他の例としては、カチオン又はアニオンの性質を有していてよい両親媒性対イオンを挙げることができる。両親媒性対イオンは、親水性の極性を有する「頭」と疎水性の性質を有する「尻尾」とを有する分子又は化合物として典型的に示される。カチオン性及びアニオン性両親媒性対イオンの代表的な例としては、上述のもの及びAdams等の米国特許第5,698,016号明細書で説明されているものを挙げることができる。この特許明細書の記載は、ここで参照してその全ての記載を本明細書の記載に含める。
【0019】
表面改質有色顔料を調製する本発明の方法の更なる説明に関して、両性対イオンが望ましい場合、上述の表面改質有色顔料は、カチオン官能性(すなわち正の電荷)又はアニオン官能性(すなわち負の電荷)を有する。好ましくは電荷は、顔料に結合した処理剤のC〜C20のアルキル基又は芳香族基によって作られる。所望の表面改質有色顔料の性質がアニオン性である場合、両親媒性対イオンはカチオン性であるか又は正の電荷を有する。同様に表面改質有色顔料の性質がカチオン性である場合、両親媒性対イオンはアニオン性であるか又は負の電荷を有する。
【0020】
カチオン性両親媒性対イオンの例としては、限定するわけではないが、以下の化合物に酸を加えて作ることができる上述のアンモニウムイオンを挙げることができる:脂肪アミン、アミノアルコールのエステル、アルキルアミン、アミン官能基を有するポリマー、ポリエトキシ化アミン、ポリプロポキシ化アミン、ポリエトキシ化ポリプロポキシ化アミン、アニリン及びその誘導体、アミノ酸の脂肪アルコールエステル、ジアルキルコハク酸エステルでN−アルキル化したポリアミン、ヘテロ環アミン、脂肪アミンから誘導したグアニジン、アルキルアミンから誘導したグアニジン、アリールアミンから誘導したグアニジン、脂肪アミンから誘導したアミジン、脂肪酸から誘導したアミジン、アルキルアミンから誘導したアミジン、又はアリールアミンから誘導したアミジン。アンモニウムイオンのpKは好ましくは、顔料上の芳香族基又はアルキル基をプロトン化したものpKよりも大きい。
【0021】
カチオン性両親媒性イオンの特定の例としては、ジオクチルアンモニウム、オレイルアンモニウム、ステアリルアンモニウム、ドデシルアンモニウム、ジメチルドデシルアンモニウム、ステアリルグアニジニウム、オレイルグアジニウム、ソイアルキルアンモニウム、ココアルキルアンモニウム、オレイルアンモニウムエトキシレート、プロトン化ジエタノールアミンジミリステート、及びN−オレイルジメチルアンモニウムを挙げることができる。好ましいカチオン性両親媒性イオンとしては、ジタローアルキルアンモニウム、ジメチルオレイルアンモニウム、ココアルキルジメチルアンモニウム、及びジメチル水素化タローアルキルアンモニウムを挙げることができる。より好ましいカチオン性両親媒性イオンとしては、ジココアルキルアンモニウム及びジシクロヘキシルアンモニウムを挙げることができる。一般的に上述のアンモニウムイオンを作るために、脂肪アミン、アミノアルコールのエステル等のような上述の様々な化合物を、カルボン酸、無機酸、アルキルスルホン酸又はアリールスルホン酸のような酸と反応させる。
【0022】
第4アンモニウム塩も、カチオン性両親媒性イオンの供給源として使用することができる。その例としては、限定するわけではないが、脂肪アルキルトリメチルアンモニウム、ジ(脂肪アルキル)ジメチルアンモニウム、アルキルトリメチルアンモニウム、又は1−アルキルピリジニウム塩を挙げることができる。ここでは対イオンは、ハロゲン、メチルスルフェート、スルホネート、スルフェート等である。またテトラフェニルホスホニウム塩化物のようなホスホニウム塩を、両親媒性イオンの供給源として使用することもできる。
【0023】
本発明で使用するためのカチオン性両親媒性イオンとしては、Rの式で表されるものを含む。ここでRは独立に、水素、C〜C30のアルキル、C〜C30のアルケニル、C〜C30のアラルキル、C〜C30のアルカリル、2−エチルヘキシル水素化タローアルキルアンモニウム、又はジメチルジタローアンモニウムである。
【0024】
適当な両親媒性イオンの他の例は、アミン含有ポリマーから誘導されるアンモニウムイオン含有ポリマーである。アミン含有ポリマーは、ジメチルアミノエチルメタクリレート若しくはジメチルアミノエチルアクリレート、又はビニルピリジン若しくはビニルイミダゾールのようなアミン含有モノマーと、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、スチレン等のような他のモノマーとのコポリマーでよい。ポリマーは、アミン含有モノマーと、それぞれ2又は3種類の他のアミン含有ポリマーとの混合物を含むターポリマー又はテトラポリマーであってもよい。そのようなポリマーは任意の手段、例えばラジカル(エマルション、サスペンション又は溶液)又はアニオン重合によって調製することができる。
【0025】
上述のように両親媒性対イオンは、アニオン性両親媒性対イオンであってもよい。そのようなアニオン性両親媒性イオンの例としては、限定するわけではないが、アルキルベンゼンスルホネート、アルキルスルホネート、アルキルスルフェート、スルホコハク酸、サルコシン、アルコールエトキシレートスルフェート、アルコールエトキシレートスルホネート、アルキルホスフェート、アルキルエトキシル化ホスフェート、エトキシル化アルキルフェノールスルフェート、脂肪カルボキシレート、タウレート、イセチオネート、脂肪族カルボキシレート、又は酸基を有するポリマーから誘導したイオンを挙げることができる。アニオン性両親媒性イオンの特定の好ましい例の供給源としては、限定するわけではないが、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート、ナトリウムドデシルスルフェート、エアロゾルOT、オレイル酸塩、リシノール酸塩、ミリスチン酸塩、カプロン酸塩、ナトリウム2−オクチルドデカノエート、ナトリウムビス(2−エチルヘキシル)スルホスクシネート、スルホン化ポリスチレン、又はアクリル酸若しくはメタクリル酸若しくはそれらの塩のホモ若しくはコポリマーを挙げることができる。
【0026】
一般に上述の両親媒性対イオン及び関連する化合物は、塩の形で商業的に入手可能であり、又は当業者は一般的な手順で製造することができる。
【0027】
非イオン性基としては、限定するわけではないが、親水性基、疎水性基、アルキル及びアリール基、エーテル、ポリエーテル、アルキル、フッ素化アルキル等を挙げることができる。
【0028】
典型的にジアゾ化剤は、例えば亜硝酸アンモニウム、亜硝酸ブチル、亜硝酸ジシクロヘキシルアンモニウム、亜硝酸エチル、亜硝酸イソアミル、亜硝酸リチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、又は亜硝酸亜鉛を含む任意の金属又は有機亜硝酸塩であり、また亜硝酸、酸化窒素、二酸化窒素、及びこれらの任意のものの混合物を含むことができる。
【0029】
本発明の方法の第1の工程では、所望の処理剤を液体反応媒体に混合することによって反応バッチを調製している。好ましくは十分な期間にわたって混合を行って、処理剤を実質的に溶解する。好ましい液体反応媒体としては、水、水を含む任意の媒体、アルコールを含む任意の媒体、及びそれらの混合物を挙げることができる。水に基づく反応媒体が最も好ましい。その後、典型的に処理剤と同じ媒体中に溶解している亜硝酸ナトリウムのようなジアゾ化剤のバッチを、処理剤のバッチに加え、ジアゾニウム塩を作るのに十分な適当な条件で混合する。あるいは処理剤とジアゾ化剤の両方を同時に液体媒体に加え、そして適当な条件において混合することができる。また好ましくは、混合を十分な時間にわたって行って、液体媒体に処理剤とジアゾ化剤の両方を実質的に溶解してジアゾニウム塩を作る。
【0030】
所望の有色顔料を第2の工程で反応バッチに加え、高剪断条件で十分な時間にわたって反応バッチと連続的に混合して、表面改質有色顔料を含む反応生成物を作る。
【0031】
所望の有色顔料は、様々な従来の有色顔料から選択することができる。有色顔料は、青色、黒色、茶色、シアン色、緑色、紫色、マゼンタ色、赤色、黄色及びそれらの混合でよい。有色顔料の適当な分類としては例えば、アントラキノン、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ジアリーリド、ジアゾ重合物、モノアゾ、ピラントロン、ペリレン、キノフタロン、イソインドリン、ベンズイミダゾロン、ナフトール−AS、β−ナフトール、トリアリールカルボニウム、ジケトピローロ−ピロール(DPP)、インダントロン、アニリンブラック、キナクリドン、及び(チオ)インディゴイドを挙げることができる。フタロシアン顔料の代表的な例としては、銅フタロシアニンブルー及びグリーン並びにその誘導体(ピグメントブルー15並びにピグメントグリーン7及び36)を挙げることができる。フタロシアン顔料の他の例としては、ピグメントブルー16及び他の金属(アルミニウム、鉄等)のフタロシアニン顔料を挙げることができる。キナクリドンの代表的な例としては、ピグメントオレンジ48、ピグメントオレンジ49、ピグメントレッド122、ピグメントレッド192、ピグメントレッド202、ピグメントレッド206、ピグメントレッド207、ピグメントレッド209、ピグメントバイオレット19、及びピグメントバイオレット42を挙げることができる。アントラキノンの代表的な例としては、ピグメントレッド43、ピグメントレッド194(ペリノンレッド)、ピグメントレッド216(臭化ピアントロンレッド)、ピグメントレッド226(ピラントロンレッド)、ピグメントイエロー99、ピグメントイエロー123、及びピグメントブラック20を挙げることができる。ペリレンの代表的な例としては、ピグメントレッド123(ベルミリオン)、ピグメントレッド149(スカーレット)、ピグメントレッド179(マロン)、ピグメントレッド190(レッド)、ピグメントバイオレット、ピグメントレッド189(イエローシェイドレッド)、ピグメントレッド224、ピグメントブラック31、及びピグメントブラック32を挙げることができる。チオインディゴイドの代表的な例としては、ピグメントレッド86、ピグメントレッド87、ピグメントレッド88、ピグメントレッド181、ピグメントレッド198、ピグメントバイオレット36、及びピグメントバイオレット38を挙げることができる。モノアゾ、ジアリーリド及びジスアゾ重合物の代表的な例としては、ピグメントイエロー1、ピグメントイエロー3、ピグメントイエロー12、ピグメントイエロー13、ピグメントイエロー14、ピグメントイエロー17、ピグメントイエロー65、ピグメントイエロー73、ピグメントイエロー74、ピグメントイエロー83、ピグメントイエロー128、ピグメントイエロー183、ピグメントオレンジ1、ピグメントオレンジ6、ピグメントレッド220、ピグメントレッド242、及びピグメントブラウン41を挙げることができる。キノフタロン顔料の代表的な例はピグメントイエロー138である。イソインドリンの代表的な例は、ピグメントイエロー139、ピグメントイエロー185、及びピグメントオレンジ61である。ベンゾイミダゾロン顔料の代表的な例は、ピグメントイエロー151、ピグメントイエロー180、ピグメントイエロー194、及びピグメントレッド208である。ナフトール−AS顔料の代表的な例は、ピグメントレッド14、ピグメントレッド15、ピグメントレッド95、ピグメントレッド112、ピグメントレッド119、ピグメントレッド146、ピグメントレッド184、ピグメントレッド188、ピグメントレッド238、ピグメントレッド266、ピグメントオレンジ22、ピグメントオレンジ24、及びピグメントバイオレット13である。β−ナフトール顔料の代表的な例は、ピグメントレッド49、ピグメントレッド53、及びピグメントオレンジ17である。トリアリールカルボニウム顔料の代表的な例は、ピグメントレッド81、ピグメントバイオレット1、ピグメントブラウン1、ピグメントブルー1、ピグメントブルー2、及びピグメントブルー10である。DPP顔料の代表的な例は、ピグメントオレンジ71、ピグメントオレンジ73、ピグメントレッド254、ピグメントレッド255、ピグメントレッド264、及びピグメントレッド272である。インダントロン顔料の代表的な例は、ピグメントブルー60及びピグメントブルー64である。アニリンブラックの代表的な例はピグメントブラック1である。そのような顔料は、多くの供給者から粉末又は圧縮ケークの形で商業的に入手可能である。この供給者としては、BASF社、Engelhard社、及びSun Chemical社を挙げることができる。他の適当な有色顔料の例は、Colour Index、第3版(The Society of Dyers and Colourists、1982年)で示されている。黒色顔料の代表的な例としては、チャンネルブラック、ファーネスブラック、及びランプブラックのような様々なカーボンブラック(ピグメントブラック7)を挙げることができ、これは例えば、Regal(登録商標)、Black Pearls(登録商標)、Elftex(登録商標)、Monarch(登録商標)、Mogul(登録商標)、及びVulcan(登録商標)の商標名でCabot社から入手可能である(例えばBlack Pearls(登録商標)2000、Black Pearls(登録商標)1400、Black Pearls(登録商標)1300、Black Pearls(登録商標)1100、Black Pearls(登録商標)1000、Black Pearls(登録商標)900、Black Pearls(登録商標)880、Black Pearls(登録商標)800、Black Pearls(登録商標)700、Black Pearls(登録商標)L、Elftex(登録商標)8、Monarch(登録商標)1400、Monarch(登録商標)1300、Monarch(登録商標)1100、Monarch(登録商標)1000、Monarch(登録商標)900、Monarch(登録商標)880、Monarch(登録商標)800、Monarch(登録商標)700、Mogul(登録商標)L、Regal(登録商標)330、Regal(登録商標)400、Vulcan(登録商標)P)。他の適当なカーボンブラックとしては限定するわけではないが、Printex 40、Printex 80、Printex 300、Printex L、Printex U、Printex V、Special Black 4、Special Black 5、FW 200、(ここまではDegussa社から入手可能)、Raven 780、Raven 890、Raven 1020、Raven 1040、Raven 1255、Raven 1500、Raven 5000、Raven 5250(ここまではColumbian Chemical社から入手可能)、並びにMA100及びMA440(三菱化学から入手可能)を挙げることができる。有色顔料のBET表面積の幅は典型的に大きく、これは窒素吸着によって測定する。有色顔料の表面積は、好ましくは85m/g又はそれよりも大きく、より好ましくは100m/g又はそれよりも大きく、これは比較的小さい一次/凝集体粒度に対応している。そのような表面積は、比較的均一な分散及び顔料表面における処理剤の有効な濃度をもたらすこと、並びに後処理技術の後での表面改質有色顔料の収率を比較的大きくすることが見いだされている。有色顔料の好ましい比較的大きい表面積(従って対応する比較的小さい粒度)が容易には得られない場合、有色顔料に従来の微細化又は粒度減少技術、例えばボールミル処理又はジェットミル処理を行って、顔料の粒度を小さくして所望の粒度にすることが当業者に知られている。
【0032】
上述のように、第2の工程では所望の有色顔料を反応バッチに加え、高剪断条件において十分な時間にわたって反応バッチと混合して、表面改質有色顔料を含む反応生成物を作る。好ましい態様では、高剪断条件において適当な容器内で反応を行い、混合のために連続的な粒度の減少を提供できる装置を利用する。これは例えば、水平媒体ミル、磨砕機のような垂直媒体ミル、ボールミル、ハンマーミル、ピンディスクミル、流体エネルギーミル、ジェットミル、流体ジェットミル、衝撃ジェットミル、ロートステーター、ペレット化機、均一化機、音波粉砕機、キャビテーション装置等のような磨砕、衝撃又は単純な衝突作用を提供できる装置であってよい。本発明では「高剪断」とは、有色顔料の粒度分布を所望のサイズまで小さくし、且つ有色顔料の新しい表面を連続的に反応バッチに露出させ、それによって有色顔料の表面に結合している処理剤の分布及び濃度を与え且つ生成物の全体としての収率を改良するのに十分なエネルギーを意味している。好ましくは、処理剤とジアゾ化剤の反応バッチを調製するのに使用する容器と同じ容器を使用して、高剪断混合工程を行う。更に好ましくは、容器は熱を加える適当な手段、例えば加熱覆い、熱電対等を具備している。
【0033】
典型的に高剪断混合は、約0℃〜90℃の温度で30分〜48時間にわたって行う。好ましくは高剪断混合は、約50℃〜75℃の温度で1時間〜24時間にわたって行う。これはこのような範囲が、改良された分散性、安定性及び色強度の表面改質有色顔料を提供することが見出されていることによる。最も好ましい態様では、処理剤及びジアゾ化剤の1又は複数回の追加の又は段階的な投入を容器に行って、最大反応効率を得て、また有色顔料の表面への処理剤の均一な処理を行う。言い換えると、全てを同時に加えるのではなく、所定量の(処理剤の所望の結合レベルを達成するように計算した量の)処理剤及びジアゾ化剤を、2回又はそれよりも多くの回数に分けて容器に導入する。有色顔料の表面改質のために加えられる処理剤の全体量は、特定の組成物中で表面改質有色顔料のコロイド安定性を達成し、また所望とする最終製品の用途の特定の性質、例えば水堅牢性を改良するのに十分な量である。処理剤のレベルが低いことが望ましい場合、ジアゾ化可能基を、典型的に約0.01〜5.0μmol/使用する有色顔料の窒素表面積(m)、の量で加えることが分かっている。従来のレベルの処理剤が望ましい場合、ジアゾ化可能基を典型的に、約5.0〜50.0μmol/使用する有色顔料の窒素表面積(m)、の量で加えること(すなわち反応バッチに存在させること)が分かっている。最後に、反応混合物のpHは特定の処理剤及び最も効率的な反応条件に依存して変化してよいこと、またこれは例えば酸性又は中性のpHでよいことを当業者は認識できる。
【0034】
本発明の方法によって調製した表面改質有色顔料の分散体は、更に純化又は分級して、製造プロセスの結果として分散体中に共に存在することがある不純物及び他の望ましくない遊離種を除去することができる。好ましい態様では、本発明の方法によって調製した表面改質有色顔料の分散体に、遠心分離のような分級工程を行って、サイズが約1.0μmよりも大きい粒子、好ましくはサイズが約0.5μmよりも大きい粒子を実質的に除去する。更に、好ましくは分散体を純化して、未反応処理剤、反応副生成物又は原料不純物のような全ての好ましくない遊離種を除去する。膜又はイオン交換を使用する限外ろ過/浸透ろ過の既知の技術を使用して分散体を純化し、実質的な量の遊離イオンと望ましくない種を除去することができる。あるいは酸洗浄、透析又は濃縮(脱水)工程を利用して、分散体を純化することができる。また好ましくは、随意の対イオン交換を行い、それによって表面改質有色顔料の一部を構成する対イオンを、他の対イオンで交換又は置換することができる。これは、限外ろ過、逆浸透、及びイオン交換カラム等のような既知のイオン交換技術を利用する。交換することができる特定の対イオンの例としては、限定するわけではないが、Na、K、Li、NH 、Ca2+、Mg2+、Cl、NO 、NO 、アセテート、カルボキシレート、及びBrを挙げることができる。そのような追加の分級及び純化方法は、1999年1月29日付出願の米国特許出願第09/240,291号明細書で比較的完全に開示されている。この特許明細書の記載は、ここで参照することによりその全てを本明細書の記載に含める。
【0035】
本発明の方法によって調製した表面改質有色顔料は、従来の顔料を含む水又は溶媒に基づく組成物中で使用することができる。インク組成物に関する以下の議論は、コーティング、紙、インク、トナー、接着剤、ラテックス、織物及び繊維のための他の液体系にも同様に適用することができる。
【0036】
本発明の方法によって調製した表面改質有色顔料を含むインク組成物は、イメージングの用途、特にインクジェットインクの用途で使用するのに適当であることが分かっている。そのようなインク及びインクジェット組成物は、改良された調合性と貯蔵安定性とを示す。更にそのようなインク及びインクジェット組成物でもたらされたイメージは、良好な水堅牢性及び色強度を示す。
【0037】
本発明の方法によって調製した表面改質有色顔料は、インクの性能に好ましくない影響を与えずに所望のイメージの質、例えば光学濃度を提供するのに効果的な量で、水又は溶媒に基づくインク又はインクジェットインク組成物中に存在する。表面改質有色顔料は、インク組成物の重量に基づいて、典型的に約1%〜約20%、好ましくは約2%〜約10%の量で存在する。更に表面改質有色顔料は典型的に、液体ビヒクル中での顔料の安定なコロイドサスペンションを可能にし、また所望の印刷の用途で使用するときのインク流路及びノズルの閉塞を防ぐためには、可能な限り少ない。例えば熱インクジェットプリンターで使用するための表面改質有色顔料の好ましい平均粒度は、一般に1.0μm未満、好ましくは約0.005μm〜約0.3μmの範囲である。
【0038】
本発明のインク組成物は、当業者が認識する従来の技術によって、例えば適当な水又は溶媒に基づく媒体中で所望の成分を組み合わせる又は混合することによって行うことができる。インク及びインクジェット組成物が水に基づく系である場合、有意の量の水、好ましくは蒸留水又は脱イオン水を典型的に使用する。例えば水又は同様な媒体の量は、インク又はインクジェット組成物の重量に基づいて、典型的に約50%〜約95%、好ましくは約60%〜約80%である。
【0039】
本発明のインク及びインクジェット組成物は、適当な塩基、例えば水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン等、又は適当な酸、例えば無機酸、塩酸、硫酸等を加えることによって所望のpHに緩衝することができる。更に、インク組成物に可溶なポリマーを加えて、インク組成物によってもたらされるイメージの水堅牢性を改良することができる。これらのポリマーとしては例えば、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリエステルメラミン、スチレン−アクリル酸コポリマー、スチレン−マレイン酸コポリマー、スチレン−マレイン酸−アルキルアクリレートコポリマー、スチレン−メタクリル酸コポリマー、スチレン−メタクリル酸−アルキルアクリレートコポリマー、スチレン−マレイン酸半エステルコポリマー、ビニルナフタレン−アクリル酸コポリマー、ビニルナフタレン−マレイン酸コポリマー、及びそれらの塩を挙げることができる。更なるポリマーとしては、PCT国際公開WO96/18688号明細書で挙げられているような、ポリビニルイミダゾール、ポリビニルイミダゾール誘導体、ビニルイミダゾールのコポリマー、ビニルイミダゾール誘導体のコポリマー、ポリビニルピリジン、ポリビニルピリジン誘導体、ビニルピリジンのコポリマー、ビニルピリジン誘導体のコポリマー、ポリエチレンイミン、ポリエチレンイミン誘導体、それらの混合物を挙げることができる。この明細書の記載はここで参照して、その全てを本明細書の記載に含める。
【0040】
適当な添加剤もインク又はインクジェット組成物に加えて、組成物の安定性を維持しながら、いくつかの所望の性質を与えることができる。例えば界面活性剤又は適当なポリマーを使用して、インク組成物中の有色顔料のコロイド安定性を更に改良することができる。他の添加剤も当該技術分野では既知であり、その例としては湿潤剤、殺生物剤、結合剤、乾燥促進剤、浸透剤等がある。湿潤剤の例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、アルカンジオール、アミド、エーテル、カルボン酸、エステル、アルコール、有機硫化物、有機スルホキシド、スルホン、アルコール誘導体、2−ピロリドン、エーテル誘導体、アミノアルコール、及びケトンを挙げることができる。特定の添加剤の量は様々な要素に依存しているが、一般に0%〜40%、好ましくは0.1%〜10%の量で存在する。但しこの範囲外の量であってもよい。
【0041】
印刷イメージは、本発明のインク又はインクジェット組成物を適当なプリント装置で使用して、基材上にイメージを作ることによって、本発明のインク又はインクジェット組成物から作ることができる。適当なインクジェットプリンターとしては、熱プリンター、圧電プリンター、連続プリンター、バルブプリンター等を挙げることができる。同様に、任意の基材を使用することができる。基材の例としては、平らな紙、ボンド紙、コート紙、透明材料、織物材料、プラスチック、ポリマーフィルム、無機基材等を挙げることができる。
【0042】
上述のように本発明の方法によって調製した表面改質有色顔料は、他の水又は溶媒に基づく系、例えば限定するわけではないが、コーティング、ペイント、紙、接着剤、ラテックス、トナー、織物及び繊維で使用することができる。例えば水又は溶媒に基づく系は、表面改質有色顔料と適当な樹脂、例えばアルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、シリケート樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等とを組み合わせる又は混合することによって調製できる。
【0043】
以下のでは、限定をしない例によって本発明を説明する。
【0044】
例1:表面改質有色顔料の調製
平均直径が2mmの650gのセラミック磨砕媒体(米国イリノイ州グルニーのCB Millから入手可能)及び260mlの脱イオン水を、加熱覆いを具備した500ml磨砕機(米国オハイオ州アクロンのUnion Processから入手可能)に加えた。磨砕機を60℃まで加熱し、440rpmの速度で操作した。スルファニル酸(6.76g)(ウィスコンシン州ミルウォーキーのAldrich Chemicalから入手可能)を磨砕機に加え、実質的に全てのスルファニル酸が溶解するまで、セラミック媒体で約30分間にわたって磨砕した。その後、20.0gの脱イオン水に溶解した2.73gの亜硝酸ナトリウム(ウィスコンシン州ミルウォーキーのAldrich Chemicalから入手可能)を含有するバッチを、磨砕機に加えた。亜硝酸ナトリウムバッチを加えた直後に、表面積が130m/gの30gの銅フタロシアニンブルー(ピグメントブルー、Sunfast15:4、色素指数(CI)No.74160、オハイオ州シンシナティのSun Chemicalから入手可能)を、磨砕機に加えた。得られる混合物を約1時間にわたって混合して、その後で6.76gの追加のスルファニル酸を加え、そして2.73gの追加の亜硝酸ナトリウムを加えた。磨砕機速度を440rpmにして、約5時間にわたって60℃で混合物を反応させた。得られた生成物は、CSO Na基を有する水に分散可能な表面改質青色顔料であった。生成物には後処理を行った。この後処理は、生成物を20μmのスクリーンに通してろ過すること、及びPall SLP1053モジュールろ過システム(マサチューセッツ州ノースボーロウのPall Filtron社から入手可能)を使用して、このろ過をした生成物に、透過物が無色になるまで更に限外ろ過(一般に膜ろ過と呼ぶ)を行うことを含む。表面改質青色顔料分散体をその後で遠心分離して、粒度が0.35μmよりも大きい全ての顔料粒子を実質的に除去した。遠心分離後の分散体の全体としての収率は、青色顔料に基づいて60wt%であった。
【0045】
有色顔料の表面に化学的に結合した処理剤の量又は濃度の指標として、FissionsのEA−1108ガスクロマトグラフを使用する燃焼技術によって、硫黄及び窒素を測定した。更に、MICROTRAC(商標)超微細粒子解析装置(米国ミネソタ州ミネアポリスのHoneywellから入手可能)を使用して、粒度分布を測定した。ここでは以下の条件を使用した:不透明で非球形の粒子、粒子密度18.6g/m、分散液としての水、試験時間6分間。比較のために、未処理のSunfastBlue15:4顔料について、硫黄含有率、窒素含有率、粒度分布を決定した。
【0046】
本発明の方法で製造した表面改質青色顔料及び未処理の青色顔料の硫黄含有率、窒素含有率及び粒度分布を、表1に示している。
【表1】

Figure 0004704571
*顔料に対する加えられたスルファニル酸の量の比(wt%)
**膜ろ過及び遠心分離の後での、得られた硫黄含有率(wt%)
***膜ろ過及び遠心分離の後での、得られた窒素含有率(wt%)
****粒度分布は、処理の直後で膜ろ過及び遠心分離の前に、wt%又はvol%に基づいて決定した。未処理のSunfastBlue15:4顔料の粒度は、0.7wt%のTween80分散剤(ウィスコンシン州ミルウォーキーのAldrich Chemicalから入手可能)を伴う顔料の0.1wt%水性分散体で決定した。
【0047】
表1に示すように、本発明の方法を使用して亜硝酸ナトリウムと共にスルファニル酸を加えることは、硫黄含有率の増加で示されるように、CSO Na基を有する表面改質青色顔料の生成をもたらす。0.5μm未満の平均粒度及び1.0μm未満の最大粒度を達成する能力も、比較的均一で効率的な処理方法に関係する。更に、限外ろ過及び遠心分離の後の表面改質有色顔料の収率は、本発明の方法を使用することによってかなり改良されている。
【0048】
本発明の方法によって調製した表面改質青色顔料は容易に水性媒体に分散させることができ、また良好な色の色彩及び色強度を示す。これに対して、未処理の顔料は水に分散させることが非常に困難であり、また短い時間放置するとかたまる、すなわち凝集する。
【0049】
例2:表面改質有色顔料の調製
例1の方法を繰り返すことによって、表面改質フタロシアニンブルー顔料を調製した。但しここではそれぞれ、スルファニル酸の初めの添加(顔料の導入前)の量が3.16gで、2度目の添加(顔料導入の後)の量が3.16gであり、また亜硝酸ナトリウムの初めの添加(顔料の導入前)の量が1.26gで、2度目の添加(顔料導入の後)の量が1.26gであった。更に、有色顔料は、表面積が60m/gのフタロシアニンブルー(ピグメントブルー、Zulu4960、色指数(CI)No.47160、オハイオ州ビーチウッドのEngelhardから入手可能)を使用した。得られた生成物は、CSO Na基を有する表面改質青色顔料であった。生成物は20μmのスクリーンでろ過し、そして例1で示すようにして限外ろ過を行った。表面改質青色顔料分散体に遠心分離を行って、粒度が0.35μmよりも大きい全ての顔料粒子を実質的に除去した。遠心分離の後の分散体の全体としての収率は、青色顔料に基づいて13wt%であった。
【0050】
表面改質有色顔料の粒度分布は表2に示すようなものである。
【表2】
Figure 0004704571
****粒度分布は、例1で示される条件を使用する処理の直後に決定した。
【0051】
例1と同様に、本発明の方法によって調製した表面改質青色顔料は、水性媒体に容易に分散し、且つ良好な色彩及び色強度を示した。しかしながら、限外ろ過及び遠心分離といった後処理の後での表面改質有色顔料の収率を改良するためには、表面積が比較的大きい顔料を使用できること(例1で示すように)又は有色顔料に従来の粒度減少処理を行って、処理剤及びジアゾ化剤を含む反応バッチに導入する前若しくは導入している間に粒度を小さくできることが認識される。
【0052】
例3:表面改質有色顔料の調製
例1の方法を繰り返すことによって、表面改質フタロシアニンブルー顔料を調製した。但しここではそれぞれ、スルファニル酸の初めの添加(顔料の導入前)の量が2.71gで、2度目の添加(顔料導入の後)の量が2.71gであり、また亜硝酸ナトリウムの初めの添加(顔料の導入前)の量が1.08gで、2度目の添加(顔料導入の後)の量が1.08gであった。得られた生成物は、CSO Na基を有する表面改質青色顔料であった。生成物を20μmのスクリーンでろ過し、そして例1で示すようにして限外ろ過を行った。表面改質青色顔料分散体に遠心分離を行って、粒度が0.35μmよりも大きい全ての顔料粒子を実質的に除去した。遠心分離の後の分散体の全体としての収率は、青色顔料に基づいて40wt%であった。
【0053】
表面改質有色顔料の粒度分布は表3に示すようなものである。
【表3】
Figure 0004704571
****粒度分布は、例1で示される条件を使用する処理の直後に決定した。
【0054】
例1と同様に、本発明の方法によって調製した表面改質青色顔料は、水性媒体に容易に分散し、且つ良好な色彩及び色強度を示した。しかしながら、限外ろ過及び遠心分離といった後処理の後での表面改質有色顔料の収率を改良するためには、処理剤及びジアゾ化剤の量を増加させること(第1又は第2の導入として、又は追加の段階的な導入として)が好ましいことが認識される。
【0055】
例4:表面改質有色顔料の調製
例1の方法を繰り返すことによって、表面改質フタロシアニンブルー顔料を調製した。但しここでは、スルファニル酸の代わりに、p−アミノ−安息香酸(ウィスコンシン州ミルウォーキーのAldrich Chemicalから入手可能)を、処理剤として初めの添加で5.34g添加し、そして2度目の添加で5.34g添加した。得られた生成物は、CCO Na基を有する表面改質青色顔料であった。生成物を20μmのスクリーンでろ過し、そして例1で示すようにして限外ろ過を行った。表面改質青色顔料分散体に遠心分離を行って、粒度が0.35μmよりも大きい全ての顔料粒子を実質的に除去した。遠心分離の後の分散体の全体としての収率は、青色顔料に基づいて20wt%であった。
【0056】
表面改質有色顔料の粒度分布は表4に示すようなものである。
【表4】
Figure 0004704571
****粒度分布は、例1で示される条件を使用する処理の直後に決定した。
【0057】
例1と同様に、本発明の方法によって調製した表面改質青色顔料は、水性媒体に容易に分散し、且つ良好な色彩及び色強度を示した。しかしながら、限外ろ過及び遠心分離といった後処理の後での表面改質有色顔料の収率を改良するためには、表面積が比較的大きい顔料を使用できること又は有色顔料に従来の粒度減少処理を行って、処理剤及びジアゾ化剤を含む反応バッチに導入する前に粒度を小さくできることが認識される。更に、処理剤及びジアゾ化剤の量の増加(第1又は第2の添加として、又は追加の段階的な添加として)が好ましいことがある。
【0058】
例5:表面改質有色顔料の調製
平均直径が2mmの650gのセラミック磨砕媒体(米国イリノイ州グルニーのCB Millから入手可能)及び260mlの脱イオン水を、加熱覆いを具備した500ml磨砕機(米国オハイオ州アクロンのUnion Processから入手可能)に加えた。磨砕機を60℃まで加熱し、440rpmの速度で操作した。スルファニル酸(2.90g)(米国ウィスコンシン州ミルウォーキーのAldrich Chemicalから入手可能)を磨砕機に加え、実質的に全てのスルファニル酸が溶解するまで、セラミック媒体で約30分間にわたって磨砕した。その後、20.0gの脱イオン水に溶解した1.16gの亜硝酸ナトリウム(ウィスコンシン州ミルウォーキーのAldrich Chemicalから入手可能)を含有するバッチを、磨砕機に加えた。亜硝酸ナトリウムバッチに加えた直後に、表面積が60m/gの30gのマゼンダ122顔料(Sunfast122、色素指数(CI)No.73915、オハイオ州シンシナティのSun Chemicalから入手可能)を、磨砕機に加えた。得られる混合物を約1時間にわたって混合させて、その後で2.2gの追加のスルファニル酸を加え、そして0.87gの追加の亜硝酸ナトリウムを加えた。磨砕機速度を440rpmにして、約1時間にわたって60℃で混合物を反応させ、その後で2.2gの追加のスルファニル酸、そして0.87gの亜硝酸ナトリウムを加えた。混合物は、磨砕機速度を440rpmにして、約5時間にわたって60℃で混合物を反応させた。得られた生成物は、CSO Na基を有する表面改質マゼンダ顔料であった。生成物を20μmのスクリーンでろ過し、そして例1で示すようにして限外ろ過を行った。表面改質マゼンダ顔料分散体に遠心分離を行って、粒度が0.35μmよりも大きい全ての顔料粒子を実質的に除去した。遠心分離の後の分散体の全体としての収率は、マゼンダ顔料に基づいて35wt%であった。
【0059】
表面改質有色顔料の粒度分布は表5に示すようなものである。
【表5】
Figure 0004704571
****粒度分布は、例1で示される条件を使用する処理の直後に決定した。
【0060】
例1と同様に、本発明の方法によって調製した表面改質マゼンダ顔料は、水性媒体に容易に分散し、且つ良好な色彩及び色強度を示した。しかしながら、限外ろ過及び遠心分離といった後処理の後での表面改質有色顔料の収率を改良するためには、表面積が比較的大きい顔料を使用できること(例1でのように)又は有色顔料に従来の粒度減少処理を行って、処理剤及びジアゾ化剤の反応バッチに導入する前に粒度を小さくできることが認識される。
【0061】
比較例6:表面改質有色顔料の調製
平均直径が2mmの650gのセラミック磨砕媒体(米国イリノイ州グルニーのCB Millから入手可能)及び260mlの脱イオン水を、加熱覆いを具備した500ml磨砕機(米国オハイオ州アクロンのUnion Processから入手可能)に加えた。磨砕機を60℃まで加熱し、440rpmの速度で操作した。初めに処理剤とジアゾ化剤のバッチを磨砕機に投入した例1と違って、表面積が130m/gの30gの銅フタロシアニンブルー(ピグメントブルー、Sunfast15:4、色素指数(CI)No.74160、オハイオ州シンシナティのSun Chemicalから入手可能)を磨砕機に加え、そして6.76gのスルファニル酸を加えた。顔料/スルファニル酸混合物を、全てのスルファニル酸が実質的に溶解するまで約30分間にわたって、セラミック媒体で磨砕した。その後、20.0gの脱イオン水に溶解した2.73gの亜硝酸ナトリウム(ウィスコンシン州ミルウォーキーのAldrich Chemicalから入手可能)からなるバッチを磨砕機に加えた。得られた混合物は、約1時間にわたって反応させ、その後で6.76gの追加のスルファニル酸を加え、そして2.73gの追加の亜硝酸ナトリウムを加えた。例1と同様に、磨砕機速度を440rpmにして、約5時間にわたって60℃で混合物を反応させたが、6.67gの追加のスルファニル酸、そして2.73gの亜硝酸ナトリウムを加えた。混合物は、更に一晩にわたって反応させた。得られた生成物は、CSO Na基を有する表面改質青色顔料であった。生成物を20μmのスクリーンでろ過し、そして例1で示すようにして限外ろ過を行った。表面改質青色顔料分散体に遠心分離を行って、粒度が0.35μmよりも大きい全ての顔料粒子を実質的に除去した。遠心分離の後の分散体の全体としての収率は、青色顔料に基づいて35wt%のみであった。これに対して、本発明の方法を利用した場合の収率は60%である。
【0062】
表面改質有色顔料の粒度分布は表6に示すようなものである。
【表6】
Figure 0004704571
****粒度分布は、例1で示される条件を使用する処理の直後に決定した。
【0063】
例1と比較して、表面改質有色顔料の粒度分布を表6に示している。例1で示される本発明の方法と比較すると、例6で使用されている従来の方法は、比較的大きい粒度分布で示されるように(特に95%)効率的ではなく、また後処理の後での表面改質有色顔料の収率が有意に比較的低い。
【0064】
比較例7:表面改質有色顔料の調製
100gの脱イオン水を、機械的撹拌機を備えたホットプレート上の600mlのガラスビーカーに加えた。水を60℃まで加熱し、450rpmで撹拌した。スルファニル酸(2.1g)(ウィスコンシン州ミルウォーキーのAldrich Chemicalから入手可能)をビーカーに加えて、実質的に全てのスルファニル酸が溶解するまで約30分間にわたって撹拌した。その後、10.0gの脱イオン水に溶解した0.83gの亜硝酸ナトリウム(ウィスコンシン州ミルウォーキーのAldrich Chemicalから入手可能)からなるバッチをビーカーに加えた。亜硝酸ナトリウムバッチを加えた直後に、表面積が60m/gの5.0gのフタロシアニンブルー(ピグメントブルー、Zulu4960、色素指数(CI)No.74160、オハイオ州ビーチウッドのEngelhard社から入手可能)をビーカーに加えた。得られた混合物は、450rpmの撹拌機速度において、約6時間にわたって60℃で反応させた。得られた生成物は、CSO Na基を有する表面改質青色顔料であった。生成物を20μmのスクリーンでろ過し、そして例1で示すようにして限外ろ過を行った。表面改質青色顔料分散体に遠心分離を行って、粒度が0.35μmよりも大きい全ての顔料粒子を実質的に除去した。遠心分離の後の分散体の全体としての収率は、青色顔料に基づいて10wt%未満であった。
【0065】
表面改質有色顔料の粒度分布は表7に示すようなものである。
【表7】
Figure 0004704571
****粒度分布は、例1で示される条件を使用する処理の直後に決定した。
【0066】
表面改質有色顔料の粒度分布は表7に示すようなものである。例1で示される本発明の方法と比較すると、例7で使用されている従来の方法は、比較的大きい粒度分布で示されるように(特に95%)効率的ではなく、また後処理の後での表面改質有色顔料の収率が有意に比較的低い。また表面改質有色顔料は、ペースト状の材料の実質的な層を作り、これは20μmのスクリーンから廃棄しなければならなかった。生成物は、水性媒体と組み合わせるのに適当ではなかった。
【0067】
例8:表面改質有色顔料の分散体安定性試験
例1の表面改質有色顔料(遠心分離の後)を、限外ろ過によって固体含有率が4.1%になるまで濃縮した。10mlの濃縮分散体を20mlのガラス瓶に入れた。この瓶に蓋をして、炉(オハイオ州ウィラードのVWR Scientific Productsから入手可能)に配置し、7日間にわたって70℃に加熱した。この炉による処理(エージング)の前(例8A)及び後(例8B)の両方での表面改質有色顔料の粒度分布を表8に示す。表8に示すように、4.1%の濃度の本発明の方法によって作った表面改質青色顔料は、この炉による処理の後でさえも、高いレベルのコロイド安定性を示した。
【表8】
Figure 0004704571
****粒度分布は、限外ろ過及び遠心分離の後処理工程の後で決定した。
【0068】
例9:インクの調製
例1の表面改質有色顔料(遠心分離の後)を蒸留水に加えて、顔料が8.5wt%の水性分散体を作った。分散体は、3wt%の表面改質Sunfast15:4青色顔料、7.5wt%のエチレングリコール、7.5wt%のグリセロール、及び4.0wt%のイソプロパノール、及び残部の蒸留水を含むインクジェットインクにした。
【0069】
得られたインクを使用して、BCI−21カートリッジを具備するCanonBubblejet 4200プリンターで、一連の標準の紙(Xerox4024、Fox Bond、KG)及び1つの透明基材に青色の印刷を行った。3刺激値、水堅牢性(WF)、及び光学濃度(OD)の結果を表9に示す。比較のために、工場から供給されるBCI−21カートリッジ青色染料で得られる結果も表9に示している。更なる比較のために、ENCAD GO Graphic Outdoor Inkに基づく顔料(米国カルフォルニア州サンディエゴのENCADから入手可能)にも同じ試験を行って、結果を表9に示している。
【0070】
Hunter Lab Scan II装置(米国バージニア州レストンのHunter Associates Laboratory社から入手可能)を使用して、色の3刺激値L、a及びbを決定した。光学濃度(OD)は、Macbeth濃度計RD915S(ニューヨーク州ニューウィンザーのGretagMacBeth LLCから入手可能)を使用して、ANSI法CGATS,4−1993に従って決定した。水堅牢性(WF)は、初めに印刷物を約45°の角度でぶら下げ、所定の期間(印刷後1分、印刷後5分等)で25mlの水を噴出し、そして色の移動を観察することによって決定した。ここで、噴霧した水が透明で流れた時点で、印刷が耐水性であると考える。
【0071】
上述の商業的に入手可能な2つのインクと比較すると、表9の結果は、本発明の方法によって調製した表面改質青色顔料が、最適化されていないインクジェットインク組成物で、2つのタイプの紙において良好な印刷能力及び水堅牢性を示すことを表している。
【表9】
Figure 0004704571
【0072】
本発明の方法によって調製した表面改質有色顔料は、最適化されていない組成物中であっても、良好な印刷性能を示し、また商業的に入手可能な染料及び顔料の有色製品の代替として魅力的である。得られるインクジェットインクは、3刺激値及び水堅牢性によって示されるように、美観的に好ましい青色の印刷を提供する。
【0073】
上述のように、本発明の方法によって調製された表面改質有色顔料は、水又は溶媒に基づく幅広い用途で有益であり、特に所望の色及び強度を提供するインク組成物で有益である。従来の顔料と違って、本発明による表面改質有色顔料は所望の液体ビヒクルに容易に分散させることができる。更に、本発明による表面改質有色顔料は液体ビヒクル中においてコロイドとして安定であり、従来の磨砕も分散剤の補助も必要ではない。本発明による表面改質有色顔料は、液体ビヒクルに分散させるために低剪断混合又は撹拌のみを必要とする。
【0074】
上述の本発明の説明は説明のためだけのものであり、本発明を限定するものではない。従って当業者は、上述の技術を参照して又は本発明を実施して、変更又は変形を行うことができる。本発明の態様は本発明の原理を説明するために選択され記載されたものであり、従って当業者は、意図する特定の用途に適当なように、様々な変更を行って本発明の様々な態様を使用することができる。本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等物で定義されている。[0001]
[Background of the invention]
  The present invention relates to colored pigments and aqueous compositions comprising colored pigments, in particular surface modified colored pigments, and ink compositions useful for imaging applications such as inkjet inks.
[0002]
[Description of related technology]
  Manufacturers are increasingly required to replace traditional solvent-based systems with aqueous systems, so automotive parts coatings, industrial coatings, paints, paper, inks, toners, adhesives, latex Aqueous systems are being used in many applications such as. Such aqueous systems are known and generally contain colorants such as dyes. It is dissolved in an aqueous vehicle such as water or a mixture of water and a water soluble organic solvent or water miscible organic solvent.
[0003]
  While it is easy to utilize dye-based systems, dyes have some drawbacks when used in aqueous ink systems. For example, water-soluble dyes in a water / organic mixture will dissolve and flow when exposed to moisture or water. The dye image may become soiled or rubbed when in contact with a felt pen or when touched or rubbed with a finger. In addition, dyes have insufficient light stability when exposed to visible or ultraviolet light.
[0004]
  Pigments may also be used as colorants in aqueous compositions, but due to problems with composition performance and reliability, i.e., print quality, stability, latency, etc. The tolerance in aqueous systems is not great. Examples of such pigments include carbon black, titanium dioxide white, cobalt blue (CoO-Al2O3), Phthalocyanine blue, phthalocyanine green, and chrome yellow (PbCrO)4).
[0005]
  Johnson et al., US Pat. No. 5,837,045, describes new surface-modified colored pigments and aqueous compositions containing such surface-modified colored pigments. Such surface-modified colored pigments are a significant improvement over dye-based systems or conventional pigment systems (ie pigments that require stabilization with polymers or surface-active compositions), but improved surface modification. Colored pigments and methods for their production, as well as water or solvent based compositions containing such surface-modified colored pigments, are still in particular for ink compositions that require long-term colloidal stability and light fastness. is needed. It is also desirable to produce an improved aqueous ink composition that exhibits improved latency and recoverability in each printing system while providing good printing performance. There is also a need for improved aqueous ink compositions with improved water resistance.
[0006]
[Summary of the Invention]
  The present invention relates to a method for preparing a surface-modified colored pigment. The method comprises preparing a reaction batch containing a treating agent and a diazotizing agent, adding a colored pigment to the reaction batch, and mixing the colored pigment and the reaction batch at high shear conditions to produce a surface modified colored pigment. Producing a reaction product comprising The treating agent here has at least one diazotizable groupTheIn a preferred embodiment,Processing agent(A) at least one aromatic group, at least one C1~ C20Having an alkyl group, or a mixture thereof, and (b) at least one ionic group, an ionizable group, a nonionic group, or a mixture thereof.
[0007]
  The present invention further relates to a method for preparing an ink composition incorporating the above-described surface-modified colored pigment.
[0008]
  Surface-modified colored pigments prepared by the method of the present invention can be used in water or solvent based compositions containing conventional pigments. Such compositions can include, for example, automotive coatings, industrial coatings, printing plates, paints, papers, toners, inks (particularly inkjet ink compositions), adhesives, latexes, fabrics, and fibers. Surface modified colored pigments can be adjusted to be compatible with specific water or solvent based systems, and are relatively simple and relatively complete dispersion, improved colloidal stability, and relatively strong color strength And can be adjusted to provide light and dark.
[0009]
[Detailed Description of the Invention]
  The present invention relates to a method for preparing a surface-modified colored pigment. The method comprises preparing a reaction batch containing a treating agent and a diazotizing agent, adding a colored pigment to the reaction batch, and mixing the colored pigment and the reaction batch at high shear conditions to produce a surface modified colored pigment. Producing a reaction product comprising
[0010]
  The treating agent used in the method of the present invention has at least one diazotizable group.TheFor the purposes of the present invention, a “diazotizable group” means a diazotizing agent.WhenReact to diazoniumBaseMake nitrogen containingBaseMeans. “Diazotizing agent” means a diazotizable groupTreatment agent havingDuring the reaction withA diazotizable groupGive a nitrogen atom,By any compound that makes a diazonium salt is meant. In a preferred embodiment,Processing agent(A) at least one aromatic group, at least one C1~ C20It has an alkyl group, or a mixture thereof, and (b) at least one ionic group, ionizable group, nonionic group, or a mixture thereof.
[0011]
  At least one aromaticGroupExamples include, but are not limited to, unsaturated cyclic hydrocarbons having one or more rings, which may be saturated or unsaturated, for example having an alkyl group. Examples of the aromatic group include an aryl group (for example, phenyl, naphthyl, anthracenyl and the like) and a heteroaryl group (for example, imidazolonyl, pyrazonyl, pyridinyl, thienyl, thiazolyl, furyl, triazinyl and indornyl). At least one C1~ C20AlkylGroup, It may be branched or unbranched, and may be substituted or unsubstituted. In a preferred embodiment, at least one aromatic group of the diazotizable group or at least one C1~ C20The alkyl group is directly bonded to the colored pigment.
[0012]
  Can be usedProcessing agentA preferred group of is an organic group substituted with an organic group substituted with an ionic group, an ionizable group or a nonionic group as a functional group. An ionizable group is a group capable of creating an ionic group in the medium used. The ionic group can be an anionic group or a cationic group and the ionizable group can create an anion or cation. Non-ionic groups are groups that have no charge or cannot have a charge. Alternatively, nonionic groups can include zwitterions (ie, ions having both positive and negative charges), thereby creating an overall neutral group.
[0013]
  Examples of the ionizable functional group that forms an anion or an anionic group include an acidic group or a salt of an acidic group. ThereforeProcessing agentIs a group derived from an organic acidCan have. PreferablyProcessing agentSuch that when it has an ionizable group that forms an anion, such asProcessing agent(A) an aromatic group or C1~ C20And (b) pKaAt least one acidic group having a pK of less than 11, pKaA salt of at least one acidic group having an A of less than 11, or pKaAt least one acidic group with a pK of less than 11 and pKaHaving a mixture with a salt of at least one acidic group of less than 11. PK of acidic groupaIsProcessing agentPK as a wholeaPK with only acidic substituentsaNot to mention. More preferably pKaIs less than 10, most preferably pKaIs less than 9. PreferablyProcessing agentThe aromatic group is directly bonded to the colored pigment. The aromatic group may or may not be further substituted, for example with an alkyl group. More preferably,Processing agentIs phenyl or naphthyl groupHaveThe acidic group is a sulfonic acid group, a sulfinic acid group, a phosphoric acid group or a carboxylic acid. More preferablyProcessing agentIs a substituted or unsubstituted sulfophenyl group or a salt thereof, a substituted or unsubstituted (polysulfo) phenyl group or a salt thereof, a substituted or unsubstituted sulfonaphthyl group or a salt thereof, or Substituted or unsubstituted (polysulfo) naphthyl groups or salts thereofHave.
[0014]
  Anionic natureTreatment agent groupExamples of include, but are not limited to, -C6H4-COOX+, -C6H4-SO3 X+, -C6H4-(PO3)-22X+, -C6H2-(COOX+)3, -C6H3-(COOX+)2,-(CH2)z-(COOX+), -C6H4-(CH2)z-(COOX+). Where X+Is Na+, H+, K+, NH4 +, Li+, Ca2+, Mg2+Z is an integer from 1-18. As those skilled in the art will recognize, X+Can be made in situ as part of a manufacturing process, or can be attached to an aromatic or alkyl group by a typical salt exchange or ion exchange process.
[0015]
  An amine is an example of an ionizable group that creates a cation or cationic group and can be attached to the group in the same manner as described above for the ionizable group that produces an anion. For example, amines can be protonated in acidic media to produce ammonium groups. Preferably with an amine substituentProcessing agentPKaIs less than 5. Quaternary ammonium group (-NR3 ), The fourth phosphonium group (-PR3 ), And a sulfonium group (-SR2 ) Is also an example of a cationic group. PreferablyProcessing agentHas an aromatic group, such as a phenyl or naphthyl group, and a quaternary ammonium group or quaternary phosphonium group or sulfonium group. The quaternary amine and the quaternary aromatic amine are alsoIn treatment agentCan be used. In this connection, therefore, N-substituted pyridinium compounds such as N-methyl-pyridyl can also be used.
[0016]
  Has cationic propertiesTreatment agent groupExamples of, but are not limited to, -C6H4N (CH3)3 +Y, -C6H4COCH2N (CH3)3 +Y, -C6H4(NC5H5)+Y,-(C5H4N) C2H5 +Y, -C6H4COCH2(NC5H5)+Y,-(C5H4N) CH3 +YAnd -C6H4CH2N (CH3)3 +YCan be mentioned. Where YIs any halogen ion or anion, such as NO3 , OH, CH3COOOr a combination thereof. As those skilled in the art understand, YCan be made in situ as part of a manufacturing process, or can be attached to an aromatic or alkyl group by a typical salt exchange or ion exchange process.
[0017]
  Based on anions and cationsTreatment agent groupOther examples are US Pat. Nos. 5,571,311, 5,630,868, 5,707,432, and 5,803,959, and PCT International Publication. This is described in WO96 / 18688 and WO96 / 18690. The description of these specifications is referred to here, the entire description of which is included in the description of this specification.
[0018]
  Other examples of ionic or ionizable functional groups include amphiphilic counterions that may have cation or anion properties. Amphiphilic counterions are typically shown as molecules or compounds having a “head” with hydrophilic polarity and a “tail” with hydrophobic properties. Representative examples of cationic and anionic amphiphilic counterions include those described above and those described in Adams et al. US Pat. No. 5,698,016. The description of this patent specification is hereby incorporated by reference in its entirety.
[0019]
  With regard to the further description of the method of the present invention for preparing surface modified colored pigments, if zwitterionic counterions are desired, the surface modified colored pigments described above are cationic functional (ie positive charge) or anionic functional (ie negative). Charge). Preferably the charge bound to the pigmentProcessing agentC1~ C20Of alkyl groups or aromatic groups. If the desired surface-modified colored pigment property is anionic, the amphiphilic counterion is either cationic or has a positive charge. Similarly, if the surface-modified colored pigment is cationic in nature, the amphiphilic counterion is anionic or has a negative charge.
[0020]
  Examples of cationic amphiphilic counterions include, but are not limited to, the ammonium ions described above that can be made by adding acid to the following compounds: fatty amines, esters of amino alcohols, alkyls Amines, polymers with amine functional groups, polyethoxylated amines, polypropoxylated amines, polyethoxylated polypropoxylated amines, anilines and derivatives thereof, fatty alcohol esters of amino acids, polyamines N-alkylated with dialkyl succinates, heterocycles Amines derived from amines, fatty amines, guanidines derived from alkylamines, guanidines derived from arylamines, amidines derived from fatty amines, amidines derived from fatty acids, amidines derived from alkylamines, or ants Amidine derived from triethanolamine. PK of ammonium ionaIs preferably a protonated aromatic group or alkyl group on the pigment pKaBigger than.
[0021]
  Specific examples of cationic amphiphilic ions include dioctyl ammonium, oleyl ammonium, stearyl ammonium, dodecyl ammonium, dimethyl dodecyl ammonium, stearyl guanidinium, oleyl guanidinium, soy alkyl ammonium, coco alkyl ammonium, oleyl ammonium ethoxy. Mention may be made of rate, protonated diethanolamine dimyristate, and N-oleyldimethylammonium. Preferred cationic amphiphilic ions include ditallow alkyl ammonium, dimethyl oleyl ammonium, cocoalkyl dimethyl ammonium, and dimethyl hydrogenated tallow alkyl ammonium. More preferred cationic amphiphilic ions include dicocoalkylammonium and dicyclohexylammonium. In general, the various compounds described above, such as fatty amines, amino alcohol esters, etc., are reacted with acids such as carboxylic acids, inorganic acids, alkyl sulfonic acids or aryl sulfonic acids to make the ammonium ions described above. .
[0022]
  Quaternary ammonium salts can also be used as a source of cationic amphiphilic ions. Examples include, but are not limited to, fatty alkyltrimethylammonium, di (fattyalkyl) dimethylammonium, alkyltrimethylammonium, or 1-alkylpyridinium salts. Here, the counter ion is halogen, methyl sulfate, sulfonate, sulfate or the like. A phosphonium salt such as tetraphenylphosphonium chloride can also be used as a source of amphiphilic ions.
[0023]
  Cationic amphiphilic ions for use in the present invention include R4N+Including those represented by the formula: Where R is independently hydrogen, C1~ C30Alkyl, C1~ C30Alkenyl, C7~ C30Aralkyl, C7~ C30Alkaryl, 2-ethylhexyl hydrogenated tallow alkyl ammonium, or dimethyl ditallow ammonium.
[0024]
  Another example of a suitable amphiphilic ion is an ammonium ion-containing polymer derived from an amine-containing polymer. Amine-containing polymers are copolymers of dimethylaminoethyl methacrylate or dimethylaminoethyl acrylate, or amine-containing monomers such as vinyl pyridine or vinyl imidazole with other monomers such as methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, styrene and the like. Good. The polymer may be a terpolymer or tetrapolymer comprising a mixture of amine-containing monomers and two or three other amine-containing polymers, respectively. Such polymers can be prepared by any means, such as radicals (emulsions, suspensions or solutions) or anionic polymerization.
[0025]
  As described above, the amphiphilic counterion may be an anionic amphiphilic counterion. Examples of such anionic amphiphilic ions include, but are not limited to, alkyl benzene sulfonate, alkyl sulfonate, alkyl sulfate, sulfosuccinic acid, sarcosine, alcohol ethoxylate sulfate, alcohol ethoxylate sulfonate, alkyl phosphate, Mention may be made of ions derived from alkyl ethoxylated phosphates, ethoxylated alkyl phenol sulfates, fatty carboxylates, taurates, isethionates, aliphatic carboxylates or polymers having acid groups. Sources of certain preferred examples of anionic amphiphilic ions include, but are not limited to, sodium dodecyl benzene sulfonate, sodium dodecyl sulfate, aerosol OT, oleate, ricinoleate, myristate, capron Mention may be made of the acid salts, sodium 2-octyldodecanoate, sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate, sulfonated polystyrene, or homo- or copolymers of acrylic acid or methacrylic acid or their salts.
[0026]
  In general, the above-mentioned amphiphilic counterions and related compounds are commercially available in salt form or can be prepared by one skilled in the art by conventional procedures.
[0027]
  Non-ionic groups include, but are not limited to, hydrophilic groups, hydrophobic groups, alkyl and aryl groups, ethers, polyethers, alkyls, fluorinated alkyls, and the like.
[0028]
  Typically, the diazotizing agent is any metal including, for example, ammonium nitrite, butyl nitrite, dicyclohexylammonium nitrite, ethyl nitrite, isoamyl nitrite, lithium nitrite, sodium nitrite, potassium nitrite, or zinc nitrite or Organic nitrites and can include nitrous acid, nitric oxide, nitrogen dioxide, and mixtures of any of these.
[0029]
  In the first step of the method of the present invention, a reaction batch is prepared by mixing a desired treating agent with a liquid reaction medium. Mixing is preferably performed for a sufficient period of time to substantially dissolve the treating agent. Preferred liquid reaction media can include water, any medium containing water, any medium containing alcohol, and mixtures thereof. Most preferred is a reaction medium based on water. Thereafter, a batch of a diazotizing agent such as sodium nitrite, typically dissolved in the same medium as the treating agent, is added to the treating agent batch and mixed at appropriate conditions sufficient to make a diazonium salt. . Alternatively, both the treating agent and the diazotizing agent can be added simultaneously to the liquid medium and mixed at appropriate conditions. Also preferably, mixing is performed for a sufficient time to substantially dissolve both the treating agent and the diazotizing agent in the liquid medium to form a diazonium salt.
[0030]
  The desired colored pigment is added to the reaction batch in a second step and continuously mixed with the reaction batch for a sufficient amount of time at high shear conditions to produce a reaction product containing the surface modified colored pigment.
[0031]
  The desired colored pigment can be selected from a variety of conventional colored pigments. The colored pigment may be blue, black, brown, cyan, green, purple, magenta, red, yellow and mixtures thereof. Appropriate classifications of colored pigments include, for example, anthraquinone, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, diarylide, diazo polymer, monoazo, pyranthrone, perylene, quinophthalone, isoindoline, benzimidazolone, naphthol-AS, β-naphthol, triarylcarboxyl. Mention may be made of nium, diketopyrrolo-pyrrole (DPP), indanthrone, aniline black, quinacridone, and (thio) indigoid. Representative examples of phthalocyanine pigments include copper phthalocyanine blue and green and derivatives thereof (Pigment Blue 15 and Pigment Green 7 and 36). Other examples of phthalocyanine pigments include pigment blue 16 and other metal (aluminum, iron, etc.) phthalocyanine pigments. Representative examples of quinacridone include Pigment Orange 48, Pigment Orange 49, Pigment Red 122, Pigment Red 192, Pigment Red 202, Pigment Red 206, Pigment Red 207, Pigment Red 209, Pigment Violet 19, and Pigment Violet 42. Can be mentioned. Representative examples of anthraquinone include Pigment Red 43, Pigment Red 194 (Perinone Red), Pigment Red 216 (Piantron Red Bromide), Pigment Red 226 (Pyramtron Red), Pigment Yellow 99, Pigment Yellow 123, and Pigment Black 20 can be mentioned. Representative examples of perylene include Pigment Red 123 (Bell Million), Pigment Red 149 (Scarlet), Pigment Red 179 (Maron), Pigment Red 190 (Red), Pigment Violet, Pigment Red 189 (Yellow Shade Red), And CI pigment red 224, CI pigment black 31, and CI pigment black 32. Representative examples of thioindigoid include Pigment Red 86, Pigment Red 87, Pigment Red 88, Pigment Red 181, Pigment Red 198, Pigment Violet 36, and Pigment Violet 38. Representative examples of monoazo, diarylide, and disazo polymers include Pigment Yellow 1, Pigment Yellow 3, Pigment Yellow 12, Pigment Yellow 13, Pigment Yellow 14, Pigment Yellow 17, Pigment Yellow 65, Pigment Yellow 73, and Pigment Yellow 74. Pigment Yellow 83, Pigment Yellow 128, Pigment Yellow 183, Pigment Orange 1, Pigment Orange 6, Pigment Red 220, Pigment Red 242, and Pigment Brown 41. A representative example of a quinophthalone pigment is Pigment Yellow 138. Representative examples of isoindoline are Pigment Yellow 139, Pigment Yellow 185, and Pigment Orange 61. Representative examples of benzoimidazolone pigments are Pigment Yellow 151, Pigment Yellow 180, Pigment Yellow 194, and Pigment Red 208. Representative examples of naphthol-AS pigments include Pigment Red 14, Pigment Red 15, Pigment Red 95, Pigment Red 112, Pigment Red 119, Pigment Red 146, Pigment Red 184, Pigment Red 188, Pigment Red 238, Pigment Red 266. Pigment Orange 22, Pigment Orange 24, and Pigment Violet 13. Representative examples of β-naphthol pigments are Pigment Red 49, Pigment Red 53, and Pigment Orange 17. Representative examples of triarylcarbonium pigments are Pigment Red 81, Pigment Violet 1, Pigment Brown 1, Pigment Blue 1, Pigment Blue 2, and Pigment Blue 10. Representative examples of DPP pigments are Pigment Orange 71, Pigment Orange 73, Pigment Red 254, Pigment Red 255, Pigment Red 264, and Pigment Red 272. Representative examples of indanthrone pigments are Pigment Blue 60 and Pigment Blue 64. A representative example of aniline black is Pigment Black 1. Such pigments are commercially available from a number of suppliers in the form of powders or compressed cakes. This supplier may include BASF, Engelhard, and Sun Chemical. Examples of other suitable colored pigments are given in Color Index, 3rd edition (The Society of Dyer's and Colorists, 1982). Representative examples of black pigments include various carbon blacks (Pigment Black 7) such as Channel Black, Furnace Black, and Lamp Black, which include, for example, Regal®, Black Pearls ( (Registered trademark), Elftex (registered trademark), Monarch (registered trademark), Moguul (registered trademark), and Vulcan (registered trademark), available from Cabot Corporation (for example, Black Pearls (registered trademark) 2000, Black). Pearls (registered trademark) 1400, Black Pearls (registered trademark) 1300, Black Pearls (registered trademark) 1100, Black Pearls (registered trademark) 1000, Black Pearls (registered trademark) 900, Bl ck Pearls (R) 880, Black Pearls (R) 800, Black Pearls (R) 700, Black Pearls (R) L, Elftex (R) 8, Monoarch (R) 1400, Monarch (R) ) 1300, Monarch (R) 1100, Monarch (R) 1000, Monarch (R) 900, Monarch (R) 880, Monarch (R) 800, Monarch (R) 700, Mogul (R) L, Regal (R) 330, Regal (R) 400, Vulcan (R) P). Other suitable carbon blacks include, but are not limited to, Printex 40, Printex 80, Printex 300, Printex L, Printex U, Printex V, Special Black 4, Special Black 5, FW 200e, up to here Raven 780, Raven 890, Raven 1020, Raven 1040, Raven 1255, Raven 1500, Raven 5000, Raven 5250 (previously available from Columbia Chemical) and MA100 and MA4 ). The width of the BET surface area of colored pigments is typically large, which is measured by nitrogen adsorption. The surface area of the colored pigment is preferably 85 m2/ G or larger, more preferably 100 m2/ G or greater, which corresponds to a relatively small primary / aggregate particle size. Such a surface area has been found to provide a relatively uniform dispersion and an effective concentration of treatment agent on the pigment surface, and a relatively high yield of surface modified colored pigments after post-treatment techniques. ing. If the preferred relatively large surface area of the colored pigment (and therefore the corresponding relatively small particle size) is not readily obtained, the pigment is subjected to conventional refinement or particle size reduction techniques such as ball milling or jet milling to provide the pigment. It is known to those skilled in the art to reduce the particle size of to a desired particle size.
[0032]
  As described above, in the second step, the desired colored pigment is added to the reaction batch and mixed with the reaction batch for a sufficient amount of time at high shear conditions to produce a reaction product comprising the surface modified colored pigment. A preferred embodiment utilizes an apparatus that can react in a suitable vessel at high shear conditions and provide continuous particle size reduction for mixing. This includes, for example, horizontal media mill, vertical media mill such as attritor, ball mill, hammer mill, pin disc mill, fluid energy mill, jet mill, fluid jet mill, impact jet mill, funnel stator, pelletizer, homogenizer It may be a device capable of providing grinding, impact or simple impact action such as a pulverizer, sonic grinder, cavitation device or the like. In the present invention, “high shear” means that the particle size distribution of the colored pigment is reduced to a desired size, and a new surface of the colored pigment is continuously exposed to the reaction batch, thereby binding to the surface of the colored pigment. It means energy sufficient to give the distribution and concentration of the treating agent and to improve the overall yield of the product. Preferably, the high shear mixing step is performed using the same vessel as that used to prepare the reaction batch of the treating agent and diazotizing agent. More preferably, the container is equipped with suitable means for applying heat, such as a heating cover, a thermocouple, and the like.
[0033]
  Typically, high shear mixing is performed at a temperature of about 0 ° C. to 90 ° C. for 30 minutes to 48 hours. Preferably, the high shear mixing is performed at a temperature of about 50 ° C to 75 ° C for 1 hour to 24 hours. This is because such a range has been found to provide surface modified colored pigments with improved dispersibility, stability and color strength. In the most preferred embodiment, one or more additional or stepwise additions of treatment agent and diazotization agent are made to the vessel to obtain maximum reaction efficiency and to uniformly treat the treatment agent on the surface of the colored pigment. I do. In other words, instead of adding all at the same time, a given amount (calculated to achieve the desired level of binding of the treating agent) and diazotizing agent is added twice or more times. Separately introduce into containers. The total amount of treating agent added for the surface modification of the colored pigment achieves the colloidal stability of the surface modified colored pigment in the particular composition and also the specific properties of the desired end product application, For example, an amount sufficient to improve water fastness. Diazotization is possible when low levels of processing agents are desiredNokiIs typically about 0.01-5.0 μmol / nitrogen surface area (m2). Diazotization is possible when conventional levels of processing agents are desiredNokiIs typically about 5.0 to 50.0 μmol / nitrogen surface area of the colored pigment (m2), In a quantity (ie present in the reaction batch). Finally, those skilled in the art will recognize that the pH of the reaction mixture may vary depending on the particular processing agent and the most efficient reaction conditions, and this may be, for example, an acidic or neutral pH.
[0034]
  The surface modified colored pigment dispersion prepared by the method of the present invention is further purified or classified to remove impurities and other undesirable free species that may be present together in the dispersion as a result of the manufacturing process. be able to. In a preferred embodiment, the surface modified colored pigment dispersion prepared by the method of the present invention is subjected to a classification step such as centrifugation to provide particles having a size greater than about 1.0 μm, preferably about 0. Particles larger than 5 μm are substantially removed. In addition, the dispersion is preferably purified to remove any undesired free species such as unreacted processing agents, reaction by-products or feed impurities. The dispersion can be purified using known techniques of ultrafiltration / osmotic filtration using membranes or ion exchange to remove substantial amounts of free ions and unwanted species. Alternatively, the dispersion can be purified using an acid wash, dialysis or concentration (dehydration) step. Also preferably, optional counter-ion exchange can be performed, whereby the counter-ions constituting part of the surface-modified colored pigment can be exchanged or replaced with other counter-ions. This utilizes known ion exchange techniques such as ultrafiltration, reverse osmosis, ion exchange columns and the like. Examples of specific counterions that can be exchanged include, but are not limited to, Na+, K+, Li+, NH4 +, Ca2+, Mg2+, Cl, NO3 , NO2 , Acetate, carboxylate, and BrCan be mentioned. Such additional classification and purification methods are relatively fully disclosed in US patent application Ser. No. 09 / 240,291, filed Jan. 29, 1999. The description of this patent specification is hereby incorporated by reference in its entirety.
[0035]
  Surface-modified colored pigments prepared by the method of the present invention can be used in water or solvent based compositions containing conventional pigments. The following discussion regarding the ink composition is equally applicable to other liquid systems for coatings, paper, inks, toners, adhesives, latexes, fabrics and fibers.
[0036]
  Ink compositions containing surface-modified colored pigments prepared by the method of the present invention have been found suitable for use in imaging applications, particularly inkjet ink applications. Such inks and inkjet compositions exhibit improved formulation and storage stability. In addition, images produced with such inks and inkjet compositions exhibit good waterfastness and color strength.
[0037]
  Surface modified colored pigments prepared by the method of the present invention are based on water or solvent in an amount effective to provide the desired image quality, eg, optical density, without adversely affecting the ink performance. Present in the ink or inkjet ink composition. The surface-modified colored pigment is typically present in an amount of about 1% to about 20%, preferably about 2% to about 10%, based on the weight of the ink composition. In addition, surface-modified colored pigments are typically possible to enable a stable colloidal suspension of the pigment in the liquid vehicle and to prevent blockage of the ink channels and nozzles when used in the desired printing application. As few as possible. For example, the preferred average particle size of the surface-modified colored pigment for use in a thermal ink jet printer is generally less than 1.0 μm, preferably in the range of about 0.005 μm to about 0.3 μm.
[0038]
  The ink compositions of the present invention can be made by conventional techniques recognized by those skilled in the art, for example by combining or mixing the desired components in a suitable water or solvent based medium. If the ink and inkjet composition is a water based system, a significant amount of water is typically used, preferably distilled or deionized water. For example, the amount of water or similar medium is typically about 50% to about 95%, preferably about 60% to about 80%, based on the weight of the ink or inkjet composition.
[0039]
  The inks and ink jet compositions of the present invention can be prepared at the desired pH by adding a suitable base such as sodium hydroxide, ammonium hydroxide, triethylamine, dimethylethanolamine, or the like, or a suitable acid such as inorganic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, or the like. Can be buffered. In addition, soluble polymers can be added to the ink composition to improve the waterfastness of the image provided by the ink composition. Examples of these polymers include polyvinyl alcohol, polyester, polyester melamine, styrene-acrylic acid copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-maleic acid-alkyl acrylate copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer, and styrene-methacrylic acid-alkyl acrylate copolymer. Styrene-maleic acid half ester copolymers, vinyl naphthalene-acrylic acid copolymers, vinyl naphthalene-maleic acid copolymers, and salts thereof. Further polymers include polyvinyl imidazole, polyvinyl imidazole derivatives, copolymers of vinyl imidazoles, copolymers of vinyl imidazole derivatives, polyvinyl pyridines, polyvinyl pyridine derivatives, vinyl pyridines as listed in PCT International Publication WO 96/18688. And copolymers of vinyl pyridine derivatives, polyethyleneimine, polyethyleneimine derivatives, and mixtures thereof. The description of this specification is herewith referred to, and is hereby incorporated in its entirety.
[0040]
  Suitable additives can also be added to the ink or inkjet composition to provide some desired properties while maintaining the stability of the composition. For example, surfactants or suitable polymers can be used to further improve the colloidal stability of the colored pigments in the ink composition. Other additives are also known in the art, examples include wetting agents, biocides, binders, drying accelerators, penetrants and the like. Examples of wetting agents include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, glycerin, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, alkanediol, amide, ether, carboxylic acid, ester, alcohol, organic sulfide, organic sulfoxide, sulfone, Mention may be made of alcohol derivatives, 2-pyrrolidone, ether derivatives, amino alcohols and ketones. The amount of a particular additive depends on various factors, but is generally present in an amount of 0% to 40%, preferably 0.1% to 10%. However, the amount may be outside this range.
[0041]
  A printed image can be made from an ink or inkjet composition of the present invention by creating an image on a substrate using the ink or inkjet composition of the present invention in a suitable printing device. Suitable ink jet printers include thermal printers, piezoelectric printers, continuous printers, valve printers, and the like. Similarly, any substrate can be used. Examples of the substrate include flat paper, bond paper, coated paper, transparent material, woven material, plastic, polymer film, inorganic substrate, and the like.
[0042]
  Surface-modified colored pigments prepared by the method of the present invention as described above may be other water or solvent based systems such as, but not limited to, coatings, paints, paper, adhesives, latexes, toners, textiles and Can be used on fiber. For example, systems based on water or solvents can be prepared by combining or mixing surface-modified colored pigments with suitable resins such as alkyd resins, acrylic resins, polyester resins, silicate resins, urethane resins, epoxy resins and the like.
[0043]
  In the following, the present invention is illustrated by non-limiting examples.
[0044]
  Example 1: Preparation of surface modified colored pigment
  A 650 g ceramic grinding media with an average diameter of 2 mm (available from CB Mill, Gurney, Illinois, USA) and 260 ml of deionized water, available from Union Process, Akron, Ohio, USA. ). The attritor was heated to 60 ° C. and operated at a speed of 440 rpm. Sulfanilic acid (6.76 g) (available from Aldrich Chemical, Milwaukee, Wis.) Was added to the attritor and ground with ceramic media for about 30 minutes until substantially all of the sulfanilic acid was dissolved. A batch containing 2.73 g of sodium nitrite (available from Aldrich Chemical, Milwaukee, Wis.) Dissolved in 20.0 g of deionized water was then added to the grinder. Immediately after adding the sodium nitrite batch, the surface area is 130m2/ G of 30 g copper phthalocyanine blue (Pigment Blue, Sunfast 15: 4, Dye Index (CI) No. 74160, available from Sun Chemical, Cincinnati, Ohio) was added to the grinder. The resulting mixture was mixed for about 1 hour, after which 6.76 g of additional sulfanilic acid was added, and 2.73 g of additional sodium nitrite was added. The mixture was allowed to react at 60 ° C. for about 5 hours with an attritor speed of 440 rpm. The product obtained is C6H4SO3 Na+It was a surface-modified blue pigment dispersible in water having a group. The product was worked up. This post-treatment was performed by filtering the product through a 20 μm screen and using a Pall SLP1053 module filtration system (available from Pall Filtron, Northborough, Mass.) To the filtered product. Further ultrafiltration (generally referred to as membrane filtration) until the product is colorless. The surface modified blue pigment dispersion was then centrifuged to substantially remove all pigment particles having a particle size greater than 0.35 μm. The overall yield of the dispersion after centrifugation was 60 wt% based on the blue pigment.
[0045]
  Sulfur and nitrogen were measured by a combustion technique using Fission's EA-1108 gas chromatograph as an indicator of the amount or concentration of treatment agent chemically bound to the surface of the colored pigment. In addition, the particle size distribution was measured using a MICROTRAC ™ ultrafine particle analyzer (available from Honeywell, Minneapolis, Minn., USA). The following conditions were used here: opaque, non-spherical particles, particle density 18.6 g / m3Water as dispersion, test time 6 minutes. For comparison, the sulfur content, nitrogen content, and particle size distribution were determined for untreated SunfastBlue 15: 4 pigment.
[0046]
  Table 1 shows the sulfur content, nitrogen content, and particle size distribution of the surface-modified blue pigment and the untreated blue pigment produced by the method of the present invention.
[Table 1]
Figure 0004704571
* Ratio of the amount of sulfanilic acid added to the pigment (wt%)
** Sulfur content obtained (wt%) after membrane filtration and centrifugation
*** Nitrogen content obtained (wt%) after membrane filtration and centrifugation
*** Particle size distribution was determined based on wt% or vol% immediately after treatment and prior to membrane filtration and centrifugation. The particle size of the untreated SunfastBlue 15: 4 pigment was determined with a 0.1 wt% aqueous dispersion of pigment with 0.7 wt% Tween 80 dispersant (available from Aldrich Chemical, Milwaukee, Wis.).
[0047]
  As shown in Table 1, adding the sulfanilic acid with sodium nitrite using the method of the present invention, as shown by the increase in sulfur content,6H4SO3 Na+This results in the production of surface modified blue pigments having groups. The ability to achieve an average particle size of less than 0.5 μm and a maximum particle size of less than 1.0 μm is also related to a relatively uniform and efficient processing method. Furthermore, the yield of surface modified colored pigments after ultrafiltration and centrifugation is significantly improved by using the method of the present invention.
[0048]
  The surface-modified blue pigment prepared by the method of the present invention can be easily dispersed in an aqueous medium and exhibits good color hue and color intensity. On the other hand, untreated pigments are very difficult to disperse in water, and when left untreated for a short time, they are hardened, that is, aggregate.
[0049]
  Example 2: Preparation of surface modified colored pigment
  A surface modified phthalocyanine blue pigment was prepared by repeating the method of Example 1. However, here, the amount of the first addition of sulfanilic acid (before the introduction of the pigment) is 3.16 g, the amount of the second addition (after the introduction of the pigment) is 3.16 g, and the first addition of sodium nitrite The amount of addition (before pigment introduction) was 1.26 g, and the amount of the second addition (after pigment introduction) was 1.26 g. Furthermore, the colored pigment has a surface area of 60 m.2/ G phthalocyanine blue (Pigment Blue, Zulu 4960, Color Index (CI) No. 47160, available from Engelhard, Beachwood, Ohio). The product obtained is C6H4SO3 Na+It was a surface-modified blue pigment having a group. The product was filtered through a 20 μm screen and ultrafiltered as shown in Example 1. The surface modified blue pigment dispersion was centrifuged to substantially remove all pigment particles having a particle size greater than 0.35 μm. The overall yield of the dispersion after centrifugation was 13 wt% based on the blue pigment.
[0050]
  The particle size distribution of the surface-modified colored pigment is as shown in Table 2.
[Table 2]
Figure 0004704571
*** Particle size distribution was determined immediately after treatment using the conditions shown in Example 1.
[0051]
  Similar to Example 1, the surface-modified blue pigment prepared by the method of the present invention was easily dispersed in an aqueous medium and showed good color and color strength. However, to improve the yield of surface modified colored pigments after post-treatments such as ultrafiltration and centrifugation, it is possible to use pigments with a relatively large surface area (as shown in Example 1) or colored pigments. It is recognized that the particle size can be reduced prior to or during the introduction of a conventional particle size reduction treatment into the reaction batch containing the treating agent and diazotizing agent.
[0052]
  Example 3: Preparation of surface modified colored pigment
  A surface modified phthalocyanine blue pigment was prepared by repeating the method of Example 1. However, here, the amount of the first addition of sulfanilic acid (before the introduction of the pigment) is 2.71 g, the amount of the second addition (after the introduction of the pigment) is 2.71 g, and the first addition of sodium nitrite The amount of addition (before pigment introduction) was 1.08 g, and the amount of the second addition (after pigment introduction) was 1.08 g. The product obtained is C6H4SO3 Na+It was a surface-modified blue pigment having a group. The product was filtered through a 20 μm screen and ultrafiltered as shown in Example 1. The surface modified blue pigment dispersion was centrifuged to substantially remove all pigment particles having a particle size greater than 0.35 μm. The overall yield of the dispersion after centrifugation was 40 wt% based on the blue pigment.
[0053]
  The particle size distribution of the surface-modified colored pigment is as shown in Table 3.
[Table 3]
Figure 0004704571
*** Particle size distribution was determined immediately after treatment using the conditions shown in Example 1.
[0054]
  Similar to Example 1, the surface-modified blue pigment prepared by the method of the present invention was easily dispersed in an aqueous medium and showed good color and color strength. However, to improve the yield of surface-modified colored pigments after post-treatments such as ultrafiltration and centrifugation, increasing the amount of treating agent and diazotizing agent (first or second introduction) As an additional step-by-step introduction).
[0055]
  Example 4: Preparation of surface modified colored pigment
  A surface modified phthalocyanine blue pigment was prepared by repeating the method of Example 1. Here, however, instead of sulfanilic acid, p-amino-benzoic acid (available from Aldrich Chemical, Milwaukee, Wis.) Is added as a treating agent at the initial addition of 5.34 g, and the second addition is 5. 34 g was added. The product obtained is C6H4CO2 Na+It was a surface-modified blue pigment having a group. The product was filtered through a 20 μm screen and ultrafiltered as shown in Example 1. The surface modified blue pigment dispersion was centrifuged to substantially remove all pigment particles having a particle size greater than 0.35 μm. The overall yield of the dispersion after centrifugation was 20 wt% based on the blue pigment.
[0056]
  The particle size distribution of the surface-modified colored pigment is as shown in Table 4.
[Table 4]
Figure 0004704571
*** Particle size distribution was determined immediately after treatment using the conditions shown in Example 1.
[0057]
  Similar to Example 1, the surface-modified blue pigment prepared by the method of the present invention was easily dispersed in an aqueous medium and showed good color and color strength. However, to improve the yield of surface-modified colored pigments after post-treatments such as ultrafiltration and centrifugation, pigments with a relatively large surface area can be used, or colored pigments can be subjected to conventional particle size reduction treatments. Thus, it is recognized that the particle size can be reduced before introduction into the reaction batch containing the treating agent and diazotizing agent. Furthermore, an increase in the amount of treating agent and diazotizing agent (as a first or second addition or as an additional stepwise addition) may be preferred.
[0058]
  Example 5: Preparation of surface modified colored pigment
  A 650 g ceramic grinding media with an average diameter of 2 mm (available from CB Mill, Gurney, Illinois, USA) and 260 ml of deionized water, available from Union Process, Akron, Ohio, USA. ). The attritor was heated to 60 ° C. and operated at a speed of 440 rpm. Sulfanilic acid (2.90 g) (available from Aldrich Chemical, Milwaukee, Wis., USA) was added to the attritor and ground with ceramic media for approximately 30 minutes until substantially all of the sulfanilic acid was dissolved. A batch containing 1.16 g sodium nitrite (available from Aldrich Chemical, Milwaukee, Wis.) Dissolved in 20.0 g deionized water was then added to the grinder. Immediately after adding to the sodium nitrite batch, the surface area is 60m2/ G of 30 g magenta 122 pigment (Sunfast 122, Dye Index (CI) No. 73915, available from Sun Chemical, Cincinnati, Ohio) was added to the grinder. The resulting mixture was allowed to mix for about 1 hour, after which 2.2 g of additional sulfanilic acid was added, and 0.87 g of additional sodium nitrite was added. The mixture was allowed to react at 60 ° C. for about 1 hour with an attritor speed of 440 rpm, after which 2.2 g of additional sulfanilic acid and 0.87 g of sodium nitrite were added. The mixture was allowed to react at 60 ° C. for about 5 hours with an attritor speed of 440 rpm. The product obtained is C6H4SO3 Na+It was a surface-modified magenta pigment having a group. The product was filtered through a 20 μm screen and ultrafiltered as shown in Example 1. The surface modified magenta pigment dispersion was centrifuged to substantially remove all pigment particles having a particle size greater than 0.35 μm. The overall yield of the dispersion after centrifugation was 35 wt% based on magenta pigment.
[0059]
  The particle size distribution of the surface-modified colored pigment is as shown in Table 5.
[Table 5]
Figure 0004704571
*** Particle size distribution was determined immediately after treatment using the conditions shown in Example 1.
[0060]
  Similar to Example 1, the surface modified magenta pigment prepared by the method of the present invention was readily dispersed in an aqueous medium and exhibited good color and color strength. However, to improve the yield of surface modified colored pigments after post-treatments such as ultrafiltration and centrifugation, it is possible to use pigments with a relatively large surface area (as in Example 1) or colored pigments. It is recognized that the conventional particle size reduction treatment can be performed to reduce the particle size before introduction into the reaction batch of the treatment agent and diazotizing agent.
[0061]
  Comparative Example 6: Preparation of surface-modified colored pigment
  A 650 g ceramic grinding media with an average diameter of 2 mm (available from CB Mill, Gourney, Illinois, USA) and 260 ml of deionized water, available from Union Process, Akron, Ohio, USA. ). The attritor was heated to 60 ° C. and operated at a speed of 440 rpm. Unlike Example 1 where the batch of treating agent and diazotizing agent was first introduced into the attritor, the surface area was 130 m.2/ G of 30 g copper phthalocyanine blue (Pigment Blue, Sunfast 15: 4, Dye Index (CI) No. 74160, available from Sun Chemical, Cincinnati, Ohio) to the grinder and 6.76 g sulfanilic acid added It was. The pigment / sulfanilic acid mixture was ground with ceramic media for about 30 minutes until all the sulfanilic acid was substantially dissolved. A batch consisting of 2.73 g of sodium nitrite (available from Aldrich Chemical, Milwaukee, Wis.) Dissolved in 20.0 g of deionized water was then added to the grinder. The resulting mixture was allowed to react for about 1 hour after which 6.76 g of additional sulfanilic acid was added and 2.73 g of additional sodium nitrite was added. As in Example 1, the mixture was reacted at 60 ° C. for about 5 hours with an attritor speed of 440 rpm, but 6.67 g of additional sulfanilic acid and 2.73 g of sodium nitrite were added. The mixture was further reacted overnight. The product obtained is C6H4SO3 Na+It was a surface-modified blue pigment having a group. The product was filtered through a 20 μm screen and ultrafiltered as shown in Example 1. The surface modified blue pigment dispersion was centrifuged to substantially remove all pigment particles having a particle size greater than 0.35 μm. The overall yield of the dispersion after centrifugation was only 35 wt% based on the blue pigment. In contrast, the yield when using the method of the present invention is 60%.
[0062]
  The particle size distribution of the surface-modified colored pigment is as shown in Table 6.
[Table 6]
Figure 0004704571
*** Particle size distribution was determined immediately after treatment using the conditions shown in Example 1.
[0063]
  Compared with Example 1, Table 6 shows the particle size distribution of the surface-modified colored pigment. Compared to the inventive method shown in Example 1, the conventional method used in Example 6 is not as efficient (especially 95%) as shown by the relatively large particle size distribution and after workup The yield of surface modified colored pigments at is significantly lower.
[0064]
  Comparative Example 7: Preparation of surface-modified colored pigment
  100 g of deionized water was added to a 600 ml glass beaker on a hot plate equipped with a mechanical stirrer. Water was heated to 60 ° C. and stirred at 450 rpm. Sulfanilic acid (2.1 g) (available from Aldrich Chemical, Milwaukee, Wis.) Was added to the beaker and stirred for about 30 minutes until substantially all of the sulfanilic acid was dissolved. A batch consisting of 0.83 g sodium nitrite (available from Aldrich Chemical, Milwaukee, Wis.) Dissolved in 10.0 g deionized water was then added to the beaker. Immediately after adding the sodium nitrite batch, the surface area is 60m2/ G of 5.0 g phthalocyanine blue (Pigment Blue, Zulu 4960, Dye Index (CI) No. 74160, available from Engelhard, Inc., Beachwood, Ohio) was added to the beaker. The resulting mixture was reacted at 60 ° C. for about 6 hours at an agitator speed of 450 rpm. The product obtained is C6H4SO3 Na+It was a surface-modified blue pigment having a group. The product was filtered through a 20 μm screen and ultrafiltered as shown in Example 1. The surface modified blue pigment dispersion was centrifuged to substantially remove all pigment particles having a particle size greater than 0.35 μm. The overall yield of the dispersion after centrifugation was less than 10 wt% based on the blue pigment.
[0065]
  The particle size distribution of the surface-modified colored pigment is as shown in Table 7.
[Table 7]
Figure 0004704571
*** Particle size distribution was determined immediately after treatment using the conditions shown in Example 1.
[0066]
  The particle size distribution of the surface-modified colored pigment is as shown in Table 7. Compared to the inventive method shown in Example 1, the conventional method used in Example 7 is not as efficient (especially 95%) as shown by the relatively large particle size distribution and after workup The yield of surface modified colored pigments at is significantly lower. The surface modified colored pigment also created a substantial layer of pasty material that had to be discarded from the 20 μm screen. The product was not suitable for combination with an aqueous medium.
[0067]
  Example 8: Dispersion stability test of surface-modified colored pigment
  The surface modified colored pigment of Example 1 (after centrifugation) was concentrated by ultrafiltration to a solids content of 4.1%. 10 ml of the concentrated dispersion was placed in a 20 ml glass bottle. The bottle was capped and placed in a furnace (available from VWR Scientific Products, Willard, Ohio) and heated to 70 ° C. for 7 days. Table 8 shows the particle size distribution of the surface-modified colored pigment both before (Example 8A) and after (Example 8B) the treatment (aging) by the furnace. As shown in Table 8, the surface modified blue pigment made by the process of the present invention at a concentration of 4.1% showed a high level of colloidal stability even after treatment with this furnace.
[Table 8]
Figure 0004704571
****** Particle size distribution was determined after the post-treatment steps of ultrafiltration and centrifugation.
[0068]
  Example 9: Preparation of ink
  The surface modified colored pigment of Example 1 (after centrifugation) was added to distilled water to make an aqueous dispersion with 8.5 wt% pigment. The dispersion was an inkjet ink containing 3 wt% surface modified Sunfast 15: 4 blue pigment, 7.5 wt% ethylene glycol, 7.5 wt% glycerol, and 4.0 wt% isopropanol, and the balance distilled water. .
[0069]
  The resulting ink was used to print blue on a series of standard paper (Xerox 4024, Fox Bond, KG) and one transparent substrate with a Canon Bubblejet 4200 printer equipped with a BCI-21 cartridge. The results for tristimulus values, water fastness (WF), and optical density (OD) are shown in Table 9. For comparison, Table 9 also shows the results obtained with the factory-supplied BCI-21 cartridge blue dye. For further comparison, the same tests were performed on pigments based on ENCAD GO Graphic Outdoor Ink (available from ENCAD, San Diego, Calif.) And the results are shown in Table 9.
[0070]
  Using a Hunter Lab Scan II device (available from Hunter Associates Laboratory, Reston, VA, USA)*, A*And b*It was determined. Optical density (OD) was determined according to ANSI method CGATS, 4-1993, using a Macbeth densitometer RD915S (available from GretagMacBeth LLC, New Windsor, NY). For water fastness (WF), the printed material is first hung at an angle of about 45 °, 25 ml of water is spouted for a predetermined period (1 minute after printing, 5 minutes after printing, etc.), and the color movement is observed. Decided by. Here, it is considered that the printing is water resistant when the sprayed water flows transparently.
[0071]
  Compared to the two commercially available inks described above, the results in Table 9 show that the surface modified blue pigment prepared by the method of the present invention is an unoptimized inkjet ink composition and is It shows that the paper has good printing ability and water fastness.
[Table 9]
Figure 0004704571
[0072]
  Surface-modified colored pigments prepared by the method of the present invention exhibit good printing performance, even in non-optimized compositions, and as an alternative to commercially available dye and pigment colored products Attractive. The resulting inkjet ink provides an aesthetically pleasing blue print, as indicated by tristimulus values and waterfastness.
[0073]
  As mentioned above, the surface-modified colored pigments prepared by the method of the present invention are useful in a wide range of applications based on water or solvent, particularly in ink compositions that provide the desired color and intensity. Unlike conventional pigments, the surface modified colored pigments according to the present invention can be easily dispersed in a desired liquid vehicle. Furthermore, the surface-modified colored pigments according to the invention are stable as colloids in the liquid vehicle and do not require conventional grinding or the aid of a dispersant. The surface modified colored pigments according to the present invention require only low shear mixing or agitation in order to disperse in the liquid vehicle.
[0074]
  The above description of the invention is illustrative only and is not intended to limit the invention. Accordingly, those skilled in the art can make changes or modifications with reference to the above-described techniques or by implementing the present invention. The embodiments of the present invention have been chosen and described in order to explain the principles of the present invention, and accordingly, those skilled in the art will be able to make various modifications to the various aspects of the present invention, as appropriate to the particular application intended. Embodiments can be used. The scope of the invention is defined by the claims and their equivalents.

Claims (41)

(a)少なくとも1つのジアゾ化可能基を有する処理剤、及びジアゾ化剤を、液媒体中に含有する反応混合物を調製すること、
(b)前記反応混合物に有色顔料を加えること、並びに
(c)高剪断混合条件において前記有色顔料と前記反応混合物とを混合して、表面改質有色顔料を含む反応生成物を作ること、
を含み、且つ前記ジアゾ化可能基が、ジアゾ化剤と反応してジアゾニウム基を作る窒素含有基である、表面改質有色顔料の調製方法。
(A) preparing a reaction mixture containing a treating agent having at least one diazotizable group and a diazotizing agent in a liquid medium;
(B) adding a colored pigment to the reaction mixture; and (c) mixing the colored pigment and the reaction mixture under high shear mixing conditions to produce a reaction product comprising a surface-modified colored pigment;
Only it contains, and the diazotizable group is a nitrogen-containing group to produce a diazonium group by reaction with diazotizing agent, surface modification process for the preparation of colored pigments.
高剪断混合条件において前記処理剤と前記ジアゾ化剤を混合してジアゾニウム塩を作ることによって、前記反応混合物を調製する、請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, wherein the reaction mixture is prepared by mixing the treating agent and the diazotizing agent under high shear mixing conditions to form a diazonium salt. 磨砕作用を提供する装置を使用することによって、前記反応混合物の混合を行う、請求項2に記載の方法。  The method of claim 2, wherein the reaction mixture is mixed by using an apparatus that provides a grinding action. 衝撃作用を提供する装置を使用することによって、前記反応混合物の混合を行う、請求項2に記載の方法。  The method according to claim 2, wherein the reaction mixture is mixed by using an apparatus that provides an impact action. 粒度を小さくすることを提供する装置を使用することによって、前記反応混合物の混合を行う、請求項2に記載の方法。  The method of claim 2, wherein the reaction mixture is mixed by using an apparatus that provides for particle size reduction. 前記混合を、水平又は垂直媒体ミルによって行う、請求項2に記載の方法。  The method of claim 2, wherein the mixing is performed by a horizontal or vertical media mill. 前記媒体ミルが磨砕機である、請求項6に記載の方法。  The method of claim 6, wherein the media mill is a grinder. 前記媒体ミルが磨砕媒体を有する、請求項6に記載の方法。  The method of claim 6, wherein the media mill has grinding media. 前記磨砕媒体がセラミックである、請求項8に記載の方法。  The method of claim 8, wherein the grinding media is ceramic. 磨砕作用を提供する装置を使用することによって、前記工程(c)の混合を行う、請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, wherein the mixing of step (c) is performed by using an apparatus that provides a grinding action. 衝撃作用を提供する装置を使用することによって、前記工程(c)の混合を行う、請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, wherein the mixing of step (c) is performed by using an apparatus that provides an impact action. 粒度を小さくすることを提供する装置を使用することによって、前記工程(c)の混合を行う、請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, wherein the mixing of step (c) is performed by using an apparatus that provides for reducing the particle size. 水平又は垂直媒体ミルによって、前記工程(c)の混合を行う、請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, wherein the mixing of step (c) is performed by a horizontal or vertical media mill. 前記媒体ミルが磨砕機である、請求項13に記載の方法。  The method of claim 13, wherein the media mill is a grinder. 前記媒体ミルが磨砕媒体を有する、請求項14に記載の方法。  The method of claim 14, wherein the media mill comprises attrition media. 前記磨砕媒体がセラミックである、請求項15に記載の方法。  The method of claim 15, wherein the grinding media is ceramic. 工程(c)で処理剤を少なくとももう一度加えることを更に含む、請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, further comprising adding the treating agent at least once more in step (c). 工程(c)でジアゾ化剤を少なくとももう一度加えることを更に含む、請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, further comprising adding a diazotizing agent at least once more in step (c). 工程(c)で処理剤及びジアゾ化剤を少なくとももう一度加えることを更に含む、請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, further comprising adding the treating agent and diazotizing agent at least once again in step (c). 工程(b)の前に、前記有色顔料の大きさを小さくする処理を初めに行う、請求項1に記載の方法。  The method according to claim 1, wherein a treatment for reducing the size of the colored pigment is first performed before the step (b). 前記ジアゾ化可能基が、前記表面改質有色顔料の液体媒体中での分散性を改良するのに十分な量で、前記有色顔料の表面に付着する、請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, wherein the diazotizable group is attached to the surface of the colored pigment in an amount sufficient to improve the dispersibility of the surface-modified colored pigment in a liquid medium. 前記工程(c)の混合を、0℃〜90℃の温度で30分〜48時間にわたって行う、請求項1に記載の方法。  The method according to claim 1, wherein the mixing in step (c) is performed at a temperature of 0C to 90C for 30 minutes to 48 hours. 前記工程(c)の混合を、50℃〜75℃の温度で1時間〜24時間にわたって行う、請求項22に記載の方法。  The method according to claim 22, wherein the mixing in step (c) is performed at a temperature of 50C to 75C for 1 hour to 24 hours. (d)前記表面改質有色顔料を純化又は分級すること、
を更に含む、請求項1に記載の方法。
(D) purifying or classifying the surface-modified colored pigment;
The method of claim 1, further comprising:
(d)前記表面改質有色顔料の一部である対イオンの一部を、少なくとも1つの異なる対イオンで交換すること、を更に含む、請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, further comprising: (d) exchanging a portion of a counterion that is part of the surface modified colored pigment with at least one different counterion. (d)前記表面改質有色顔料を純化又は分級すること、並びに
(e)前記表面改質有色顔料の一部を、少なくとも1つの異なる対イオンで交換すること、
を更に含む、請求項1に記載の方法。
(D) purifying or classifying the surface-modified colored pigment; and (e) exchanging a part of the surface-modified colored pigment with at least one different counter ion;
The method of claim 1, further comprising:
限外ろ過又はイオン交換によって、前記工程(d)の純化又は分級工程を行う、請求項24に記載の方法。  The method according to claim 24, wherein the purification or classification step of the step (d) is performed by ultrafiltration or ion exchange. 遠心分離によって、前記工程(d)の純化又は分級工程を行う、請求項24に記載の方法。  The method according to claim 24, wherein the purification or classification step of step (d) is performed by centrifugation. イオン交換によって、前記工程(d)の前記交換を行う、請求項25に記載の方法。  26. The method of claim 25, wherein the exchange of step (d) is performed by ion exchange. 請求項1に記載の方法によって作られた表面改質有色顔料と水性液ビヒクルを含む組成物。  A composition comprising a surface-modified colored pigment made by the method of claim 1 and an aqueous liquid vehicle. 前記組成物がインクジェットインク組成物である、請求項30に記載の組成物。  32. The composition of claim 30, wherein the composition is an inkjet ink composition. (a)少なくとも1つのジアゾ化可能基を有する処理剤、及びジアゾ化剤を、液媒体中に含有する反応混合物を調製すること、
(b)前記反応混合物に有色顔料を加えること、
(c)高剪断混合条件において前記有色顔料と前記反応混合物とを混合して、表面改質有色顔料を含む反応生成物を作ること、
(d)前記表面改質有色顔料を純化又は分級すること、並びに
(e)前記純化又は分級した表面改質有色顔料を液ビヒクルに加えて、インク組成物を作ること、
を含み、且つ前記ジアゾ化可能基が、ジアゾ化剤と反応してジアゾニウム基を作る窒素含有基である、インク組成物の調製方法。
(A) preparing a reaction mixture containing a treating agent having at least one diazotizable group and a diazotizing agent in a liquid medium;
(B) adding a colored pigment to the reaction mixture;
(C) mixing the colored pigment and the reaction mixture under high shear mixing conditions to produce a reaction product comprising a surface-modified colored pigment;
(D) purifying or classifying the surface-modified colored pigment; and (e) adding the purified or classified surface-modified colored pigment to a liquid vehicle to produce an ink composition;
Only it contains, and the diazotizable group is a nitrogen-containing group to produce a diazonium group by reaction with diazotizing agent, process for the preparation of the ink composition.
前記表面改質有色顔料の一部を、少なくとも1つの異なる対イオンで交換することを、工程(d)の前又は後に更に含む、請求項32に記載の方法。  33. The method of claim 32, further comprising exchanging a portion of the surface modified colored pigment with at least one different counter ion before or after step (d). 前記液ビヒクルが水性である、請求項32に記載の方法。  35. The method of claim 32, wherein the liquid vehicle is aqueous. 前記インク組成物がインクジェットインクである、請求項32に記載の方法。  The method of claim 32, wherein the ink composition is an inkjet ink. 前記処理剤がスルファニル酸を含有している、請求項1に記載の方法。  The method according to claim 1, wherein the treatment agent contains sulfanilic acid. 前記処理剤がp−アミノ安息香酸を含有している、請求項1に記載の方法。  The method according to claim 1, wherein the treatment agent contains p-aminobenzoic acid. 前記処理剤が、少なくとも1種の芳香族基を有し、且つ前記表面改質顔料が、前記有色顔料の表面に直接に結合した芳香族基を有する、請求項1に記載の方法。The method according to claim 1, wherein the treatment agent has at least one aromatic group, and the surface-modified pigment has an aromatic group directly bonded to the surface of the colored pigment. 前記処理剤がスルファニル酸を含有している、請求項32に記載の方法。  The method according to claim 32, wherein the treatment agent contains sulfanilic acid. 前記処理剤がp−アミノ安息香酸を含有している、請求項32に記載の方法。  The method according to claim 32, wherein the treatment agent contains p-aminobenzoic acid. 前記処理剤が、少なくとも1種の芳香族基を有し、且つ前記表面改質顔料が、前記有色顔料の表面に直接に結合した芳香族基を有する、請求項32に記載の方法。The method according to claim 32, wherein the treatment agent has at least one aromatic group, and the surface-modified pigment has an aromatic group directly bonded to the surface of the colored pigment.
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